Eckdaten

Zu hohe LED-Temperaturen beziehungsweise der Betrieb einer LED in einem nicht vom Hersteller vorgegebenen Temperaturbereich, hat einen direkten Einfluss auf die Lebensdauer einer LED. In seinem Artikel beschreibt der Autor was eine gute LED-Beleuchtung ausmacht und wie sich eine gute LED-Beleuchtung zusammensetzt.

Starke Temperaturschwankungen von LEDs verkürzen die Betriebsdauer erheblich und eine Überschreitung der zulässigen Chiptemperatur wirkt sich ebenfalls unmittelbar auf die Lichtausbeute aus. Eine Reduzierung der LED-Chiptemperatur um zirka 10 °C kann die Lebensdauer der LED in etwa um den Faktor 3,5 erhöhen.

Bild 1: Spezielle LED-Kühlkörper in runder Formgebung sind relativ einfach über eine mechanische CNC-Nachbearbeitung auf kundenspezifische Erfordernisse anzupassen.

Bild 1: Spezielle LED-Kühlkörper in runder Formgebung sind relativ einfach über eine mechanische CNC-Nachbearbeitung auf kundenspezifische Erfordernisse anzupassen. Fischer Elektronik

Bild 2: Der massive Vollkern zur LED-Aufnahme ermöglicht gleichfalls eine Integration der LED inklusive ihrem Reflektor.

Bild 2: Der massive Vollkern zur LED-Aufnahme ermöglicht gleichfalls eine Integration der LED inklusive ihrem Reflektor. Fischer Elektronik

Nicht nur die LED alleine ist verantwortlich für die Qualität des Lichtes, da sich dieses aus mehreren Funktionsbausteinen gestaltet. Hierbei bilden unter anderem die Stromversorgung der LED, die Optik der LED zur Bündelung oder Streuung des Lichtes und insbesondere auch, der thermische Haushalt der LED, in Form eines effizienten Wärmemanagements einen elementaren Bestandteil. Die anorganische LED gehört technisch zur Produktgruppe der Elektrolumineszenz-Strahler, ebenso wie die altbekannten Leuchtstoffröhren, welche keine zusätzliche Entwärmung benötigen.

Dieser Eindruck suggeriert dem LED-Anwender oftmals, dass auch für die LED keine weitere Entwärmung nötig sei. Lediglich 35 Prozent der aufgebrachten elektrischen Energie werden nach heutigem Stand der LED-Technologie in Lichtleistung umgewandelt. Der größere restliche Anteil ist Verlustwärme, welche ebenfalls wie bei herkömmlichen Halbleitern, unbedingt zur Verlängerung der Bauteillebensdauer durch ein wirkungsvolles Wärmemanagement an die Umgebung abgeführt werden muss.

Passive Entwärmungsmethode

In vielen lichttechnischen Applikationen finden spezielle LED-Kühlkörper in runder Formgebung (Bild 1) oftmals ihre Anwendung. Nicht nur aufgrund der passiven und somit geräuschlosen Entwärmungsmethode ist diese Art der Ausführung gefragt und im Einsatz. Die sternförmigen Aluminiumkühlkörper werden im sogenannten Strangpress- oder Extrusionsverfahren hergestellt. Aluminiumprofile in runder Formgebung sind durch relativ geringe Werkzeugkosten zu realisieren und ergeben ebenfalls einen echten Mehrwert für den Anwender in punkto spezifischer Wärmeleitfähigkeit, Gewicht sowie der mechanischen Festigkeit in Relation zum Wärmeableitvermögen.

Verschiedenartige Varianten besitzen zur LED-Aufnahme einen massiven Aluminiumvollkern. Hierüber wird die von der LED abgegebene Wärme aufgenommen und homogen in die einzelnen Kühlrippen mit angepasster Rippengeometrie verteilt. Der Aluminiumvollkern zur LED-Aufnahme ermöglicht des Weiteren die Designfreiheit für den Anwender, die LED mit dem dazugehörigen Haltesystem und auch Reflektor sowie der Optik durch eine zusätzliche mechanische Nacharbeit direkt in dem ausgefrästen Vollkern zu verbauen (Bild 2). Das effiziente, speziell auf die LED-Entwärmung angepasste Kühlkörperkonzept, wird somit zu einem wichtigen und integralen Bestandteil des Leuchtendesigns, wobei der eigentliche LED-Kühlkörper sein äußeres Erscheinungsbild von einem Industrieteil zu einem vorzeigbaren Designelement ändert. Zusätzliche optisch unterstützende Verfahren zur Verbesserung der Optik des LED-Kühlkörpers sind durch verschiedenartige Oberflächengestaltungen in Form von Eloxieren, Lackieren oder Pulverbeschichtungen sowie durch mechanisch herbeigeführte Strukturen, wie Schleifen oder Glasperlenstrahlen, gegeben.

Runde Formgebung

Die speziellen LED-Kühlkörper in runder Formgebung sind auf die jeweiligen LED-Typen und deren technische Parameter abgestimmt. Mechanische CNC-Nacharbeiten beziehungsweise Modifikationen nach kundenspezifischen Vorgaben, um die Kühlkörper exakt an das gewünschte Leuchten-Design anzupassen, werden von den Anwendern mehr denn je gefordert. Sollte kein passender LED-Kühlkörper für die Applikation gefunden werden, zum Beispiel aufgrund der Designanforderungen oder technischer Parameter, besteht die Möglichkeit, ein extra angefertigtes Sonderprofil einzurichten, aber auch seinen eigenen LED-Kühlkörper individuell zu gestalten (Bild 2 unten rechts).

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