Leiterbahnen für außergewöhnliche Kühlkörper

LED-Wärmemanagement Leiterbahnen für außergewöhnliche Kühlkörper

08.03.2013Autor / Redakteur: Tobias Roick * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Bei Hochleistungs-LEDs spielt das Wärmemanagement eine entscheidende Rolle. Mit einem speziellen Laserverfahren wird die Leiterbahnstruktur in contacfoil-LED gelasert. Die Messwerte überzeugen.

Anbieter zum Thema

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

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EppsteinFOILS GmbH & Co. KG

Flexibles Leiterbahndesign: contacfoil-LED auf einem Aluminiumrohr aufgetragen
(Contacfoil)

Für Hochleistungs-LEDs ist das Wärmemanagement eine essentielle Voraussetzung. Mit der contacfoil-LED hat Eppstein Technologies eine Leiterbahn entwickelt, die sich durch hohe Flexibilität und gute Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Außerdem bietet Contacfoil neue Verschaltungsmöglichkeiten. Durch die stetige Leistungssteigerung und die damit verbundene steigende Hitzeentwicklung, wird eine sehr gute Wärmeableitung für LEDs in Zukunft immer wichtiger werden. Natürlich muss der Kühlkörper immer mitwachsen, um der erzeugten Wärme eine ausreichende Senke zu bieten. Aber was wäre, wenn der Kühlkörper bereits schon vorhanden ist, aber nicht flach, sondern konkav, wellig oder gebogen ist?

Freie Wahl der Leiterbahndicke dank Industrielaser

Effizient Wärme ableiten: Verglichen wurden mit Star-Patinen gegenüber contacfoil-LED mit identische LED Typen
(contacfoil)

Im Gegensatz zum konventionellen Ätzverfahren werden die Leiterbahnen mit Hilfe eines Industrielasers direkt in den kaschierten Folienverbund gelasert. Somit sind Leiterbahnbreiten kleiner 300 µm realisierbar und selbst filigrane Elektronikbauteile sind sauber kontaktierbar. Durch die nahezu freie Wahl der Leiterbahndicke und des Leiterbahnlayouts kann die Stromdichte in der Kupferschicht angepasst werden. Mit diesem Verfahren hat Eppstein Technologies bereits Erfahrungen in der Photovoltaik-Branche gesammelt. Dabei werden Photovoltaik-Module der nächsten Generation mit Contacfoil verschaltet. Hier werden Rückseitenkontaktierte Solarzellen (MWT oder IBC) verwendet.

Vollautomatische Messungen und präzise Messtechnik

Versuchsaufbau: Um die Wärmeleitfähigkeit zu qualifizieren, wurden vollautomatisierte Vergleichsmessungen durchgeführt
(contacfoil)

Um die gute Wärmeleitfähigkeit zu qualifizieren, kamen verschiedene Hochleistungs-LEDs zum Einsatz. Durch vollautomatisierte Messungen und präzise Messtechnik mit Hilfe einer Wärmebildkamera oder einer Konstantstromquelle wurden die Chiptemperatur, der zeitabhängige Spannungsabfall und somit der materialspezifische Wärmeabtransport ermittelt. Für die Vergleichsmessungen kam, wie für Hochleistungs-LEDs üblich, eine mit Wärmeleitkleber verklebte Star-Platine zum Einsatz. Als Hochleistungs-LED wurde eine LUXEON-Rebel mit einer Leistung von 2 W bei I = 700 mA/180 lm verwendet. Die Messungen haben gezeigt, dass contacfoil-LED im Direktvergleich mit einer Wärmeleitkleber verklebte Star-Platine eine leicht bessere Wärmeableitung lieferte. Als Dielektrikum mit 55 KV/mm kamen unterschiedliche, speziell wärmeleitende Materialien zum Einsatz.

Die Flexibilität im Leiterbahndesign und außergewöhnliche Kühlkörper macht das patentierte contacfoil-LED zu einer echten Alternative zu herkömmlichen Leiterbahnen. Die Kombination aus Wärmesenke und fertig verschalteter Leiterbahn bietet eine kommerziell interessante Lösungsmöglichkeit für Anwendungen aus verschiedenen Bereichen der Elektronik.

* Tobias Roick arbeitet in der Forschung und Entwicklung bei Eppstein Technologies in Eppstein.

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