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Kühllösungen für Hochleistungs-LEDs

20. Juli 2012, 13:31 Uhr | Alfred Goldbacher

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Beratung in Abstimmung mit dem Lüfterproduzenten

Welche Fragen stellen Sie den Ansprechpartnern, damit Sie ein aussagefähiges Pflichtenheft erstellen und darauf aufbauend geeignete Produktkonzepte anbieten können?

B. Schukat: Das hängt ganz von der Kategorie ab. Meist ist es so, dass der Kunde ein bestimmtes LED-Modul verwenden möchte und dafür eine thermische Lösung sucht. Es kommt häufig vor, dass der LED-Hersteller Partner für das Kühl-/Wärme-Management auflistet. Hier hat bereits ein technischer Austausch auf Zuliefererebene zwecks Festlegung von Spezifikationen stattgefunden, und die technischen Handbücher geben entsprechende Hinweise. Der Erstkontakt ist dann schnell hergestellt. Kleinere Unternehmen greifen gerne auf Standardlösungen zurück. Ein LED-Modul von Vossloh, Osram oder Philips soll mit einer Kühllösung von Fischer oder Sunon an einem Vorschaltgerät von einem Drittanbieter wie MeanWell betrieben werden. Bei größeren Projekten arbeiten wir mit Spezifikation und Freigabe. Die Vorgabe des Kunden wird dann auf Machbarkeit geprüft. Dabei sieht der Spezialist rasch, an welchen Stellen das Design optimiert werden kann oder muss, und spricht Empfehlungen aus.

Bei aktiven Lösungsansätzen indes kommt im Beratungsgespräch oft die Frage nach der Zuverlässigkeit der mechanischen Komponente. Lüfter für LED-Applikationen haben eine Betriebserwartung von 70.000 h bei 60 °C Umgebungstemperatur und nutzen ein magnetisch geführtes Lagersystem mit minimaler Reibung am Schaft. Das Lüftergeräusch liegt unter 20 dBA, also um ein Drittel niedriger als nahezu lautloses Flüstern. Es bleibt nicht hörbar, solange man das Ohr nicht direkt an den Lüfter hält. High-End-Geräte wie TV, Audio-Verstärker und Video-Systeme nutzen seit vielen Jahren solche Lüfter als primäres Kühlsystem. Da LEDs für Beleuchtungsanwendungen letztendlich Leistungshalbleiter mit hohem Kühlbedarf sind, ist aktive Kühlung die ideale Lösung zur Ableitung der Betriebswärme. In solchen Systemen ist der Lüfter ein hoch qualitatives Bauelement, das das Leuchtmittel vor Defekten schützt.

Wie umfangreich sind denn die erforderlichen Klärungsgespräche? Könnten Sie uns dafür ein Praxisbeispiel nennen und kurz skizzieren?

Florian Delier: Oft wird mit Standardbaugruppen unterschiedlicher Hersteller projektorientiert entwickelt. Da der Markt noch nicht richtig boomt, bleiben die Projekte jedoch überschaubar. Standardkühllösungen bewegen sich im Bereich 200 bis 1.000 Stück, und 10.000 Stück sind dann schon ein großes Projekt.

Die Leuchtenhersteller für Shop-Lighting beispielsweise arbeiten sehr eng mit dem LED-Hersteller zusammen. Dieser empfiehlt oft ein Standardprodukt für das Kühl-/Wärme-Management. Der Kunde kommt dann auf uns zu und erhält nach einem ausführlichen Beratungsgespräch erste Muster. Sein nächster Schritt ist das Testen in der Applikation. Diese Phase kann sich bis zu vier Wochen hinziehen. Übernimmt er den Vorschlag in seine Produktion, kann er in der Regel auf in der Distribution direkt ab Lager verfügbare Ware zugreifen.

Eher große LED-Projekte bei Systemanbietern wie Trilux, Aansorg und Siteco streben oft eine passive Entwärmung an. Solche Projekte liegen bei 20.000 Stück und mehr. Der Kunde will hier ein auf seine Leuchte zugeschnittenes Produkt und bringt sehr unterschiedliche Ansätze mit. Der eine kommt mit einer eigenen 3D-Zeichnung für die Kühllösung und will ein Angebot. Dann wird geprüft, ob sich die Vorgabe produktionstechnisch umsetzen lässt. Bei Auffälligkeiten spricht Sunon Änderungsempfehlungen aus, erklärt deren Hintergründe und bietet anschließend konkrete Lösungen an. Diese Phase benötigt circa eine Woche. Werden Muster benötigt, stellt Sunon innerhalb von fünf Arbeitstagen Mockups her.

Der nächste Kunde hat eine Zeichnung zu seiner Leuchte und ist auf die LED eines Hersteller festgelegt. Für diese Kombination erwartet er von uns ein auf seine Leuchte abgestimmtes Entwärmungskonzept. Sunon übernimmt in diesem Fall das Design der kompletten Kühllösung, die dann in Abhängigkeit vom verfügbaren Raum entweder passiv oder aktiv ausfallen kann. Hier beträgt die Designphase ca. 6 Wochen bis zum fertigen Produkt, das preislich bei einem einfachen Kühlkörper für 30 W (3000 lm) bei etwa 5 € beginnt. Ist ein filigranes Kühlkörperdesign gefragt, liegt der Preis rasch 50 Prozent darüber.

In beiden Fällen sind zudem auch Werkzeugkosten zu berücksichtigen, was verglichen mit Europa jedoch günstig ausfällt. Bei Toolings für filigrane Kühlkörper macht sich der Preisvorteil deutlich bemerkbar. Die Werkzeuge dafür müssen häufiger überarbeitet werden. In Asien ist diese Leistung indes sehr günstig.