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Kühlkörper für Hochleistungs-LEDs

Keramik vereinfacht das thermische Management

14. Juli 2010, 15:27 Uhr | Dr. Armin Veitl

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Klein und dicht bepackt

Klein und bepackt

Durch die direkte und dauerhafte intermetallische Verbindung zum elektrisch isolierenden CeramCool nimmt der keramische Kühlkörper mehr Wärme auf und wird heißer. Er entlastet die LED und tut genau das, wofür er bestimmt ist: Er kühlt die kritische Komponente. Die verringerte Die-Temperatur erlaubt eine geringere Oberfläche. Der Kühlkörper kann verkleinert werden. Oder man bringt individuelle Leiterbahnenstrukturen auf und bepackt den Kühlkörper dicht mit Bauteilen.

Kühlmedium nur 1,5 mm von der Wärmequelle entfernt

Bei hohen Leistungsdichten stößt Luftkühlung an ihre Grenzen, und Flüssigkühlung wird schlichtweg zur Notwendigkeit. Eine Möglichkeit ist CeramCool-Flüssigkühlung, welche davon profitiert, dass Keramik inert und u.a. beständig gegen Salz, Säure und Lauge ist. Elektrokorrosion tritt nicht auf. Damit sind nicht mehr nur spezielle Kühlmittel, beispielsweise demineralisiertes Wasser, problemlos einsetzbar. Das Konzept der Flüssigkühlung folgt dem gleichen Prinzip wie bei Konvektionskühlung: Möglichst kurze Wege zwischen Wärmequelle und Wärmesenke.

Hier ist Keramik unschlagbar: Die Kühlflüssigkeit ist nur 1,5 mm vom Hotspot entfernt. Kein anderes Konzept kann dies bei gleicher Langlebigkeit erreichen. Zudem können mehrdimensionale elektrische Leiterbahnen direkt auf die Keramik aufgedruckt werden, ohne thermische Barrieren zu bilden.

Simulationsmodell für kundenspezifische Lösungen

Da die meisten CeramCool-Anwendungen kundenspezifische Details aufweisen, ist es wichtig, die Performance neuer Lösungen zu überprüfen, bevor teure Prototypen gebaut werden. Mithilfe intensiver Untersuchungen wurde ein Simulationsmodel entwickelt und dessen Ergebnisse mit verschiedenen physischen Tests verglichen. Die Korrelation ist zuverlässig. Auf diesem Wissen aufbauend, können neue Konzepte einfach und schnell evaluiert werden. Worin besteht beispielsweise der thermische Vorteil, eine 5-W-LED in fünf LEDs mit je 1 W zu splitten? Oder was ist der Vorteil einer im Layout eingefügten Wärmespreizung?