Wärmemanagement von LED-Beleuchtungen So bekommen Sie bei LED-Beleuchtungen die Hitzeprobleme in den Griff

Beleuchtungen auf LED-Basis sind klar im Trend – bringen sie doch bei gleicher Leistung mehr Licht und weniger Wärme als herkömmliche Lichtquellen. Insbesondere die neuesten superhellen LEDs stellen die Entwickler von LED-Beleuchtungen vor Probleme. Wie sich diese Herausforderungen meistern lassen, erfahren Sie in diesem Beitrag.

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Treston Deutschland GmbH

CTX Thermal Solutions GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Auch in LED-Beleuchtungen ist die Lichtquelle meist in einem Gehäuse untergebracht, das ohne ausreichende Kühlung die Wärmeableitung behindert. In vielen Fällen genügen bereits Belüftungsöffnungen im Gehäuse und ein oder mehrere Kühlkörper an der Stromversorgung im Gehäuseinneren, um überflüssige Wärme vom hitzeempfindlichen LED-Halbleiterchip abzuführen.

Passive Standardkühlkörper aus Metall

Für die meisten Halbleiter-Bauformen bietet Avnet Abacus bereits vorgeformte Kühlkörper von Herstellern wie Aavid Thermalloy und ARX an.

Diese standardmäßigen Kühlkörper werden meist aus Metallen wie Kupfer und Aluminium in unterschiedlicher Form geformt oder gestanzt. Sie werden in der Regel direkt mit Pads oder Clips auf dem Halbleiterchip angebracht und bilden einen effizienten Wärmeableitungskanal vom Halbleiter hin zur Außenwand und in die Umgebung.

Lamellen vergrößern die Kühlkörperoberfläche

Der Wirkungsgrad dieser Form der passiven Kühlung hängt von der zulässigen Höchsttemperatur des Halbleiterchips, dem Design des Kühlkörpers und der Umgebungstemperatur ab. So enthalten Kühlkörper von Aavid und ARX beispielsweise ausgeklügelte Lamellen, welche die Oberfläche vergrößern und die Wärmekonvektion verbessern.

Heatpipes sorgen für effizientere Wärmeabgabe

Neuentwicklungen sind beispielsweise im Kühlkörper eingebaute Heatpipes. Diese sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, welche die Wärme effizienter als feste Materialien an die Umgebung ableiten, so etwa bei den Aavid Thermalloy HiContact Cold Plates.

Aktive Kühlung mit einem Gebläse

Bei Anwendungen, in denen die Umgebungstemperatur zu hoch ist, kommt meist eine aktive Kühlung zum Einsatz, etwa in Form eines Gebläse. Dabei sitzt ein Lüfter im Gehäuse und bläst die Warmluft durch Belüftungsöffnungen nach außen. Fortschrittlichere Lüfter haben einen Temperatursensor, der den Lüfter erst bei Erreichen einer vorgegebenen Umgebungstemperatur einschaltet und so Strom spart.

Axial- und Radiallüfter sind am meisten verbreitet

Beim Axiallüfter wird der Luftstrom in nur einer Richtung durch den Lüfter geleitet, beim Radiallüfter ist die Abluft um 90 ° gegenüber der Ansaugluft versetzt. Lüfter, bei denen die Abluft in einem Winkel zwischen diesen beiden Varianten strömt, werden als Diagonallüfter bezeichnet. Daneben gibt es auch Lüfter mit anderen mechanischen Formen, bei denen Zylinder anstelle von Blättern die Luft verwirbeln. Diese werden als Blower bezeichnet.

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