"Immer cool bleiben!" Kühllösungen für Hochleistungs-LEDs

Bert Schukat, Geschäftsführer der Schukat Electronic Vertriebs GmbH
Bert Schukat, Geschäftsführer der Schukat Electronic Vertriebs GmbH

Elektronik-Redakteur Alfred Goldbacher befragte Schukat-Electronic-Geschäftsführer Bert Schukat sowie Florian Delier von Sunon, mit welchen Problemstellungen sie als Dienstleister bzw. Hersteller in Sachen Wärmemanagement für Hochleistungs-LEDs konfrontiert werden und welche Serviceleistungen sie ihren Kunden für die unterschiedlichsten Einsatzfälle anbieten können.

Leistungshalbleiter wie Power-LEDs oder auch LED-Arrays, die in vielen Applikationen zum Einsatz kommen, bedeuten für die Entwickler von Entwärmungslösungen eine besondere Herausforderung. Deckt sich dies mit Ihren Erfahrungen als Distributor für LEDs und Kühllösungen?

Bert Schukat: Nun ja, Kühl-/Wärmemanagement ist bei herkömmlichen Leuchtmitteln eher unproblematisch. Dort wird elektrische Leistung in Licht und vor allem Wärme umgesetzt. Die Eigenerwärmung beeinträchtigt die Lichtqualität nicht. Im Gegenteil, bei Kompakt-Leuchtstoff hängt sie in starkem Maße vom Aufheizprozess des Leuchtmittels ab. So ist es der Leuchtenhersteller gewohnt.

Neben der Lichtqualität befassen sich in der Leuchtenkonstruktion zu beachtende Normen mit der Berührungssicherheit, der elektrischen Sicherheit und der Prävention von Brandgefahren. Elektrische und mechanische Schnittstellen sind durchgehend standardisiert. Die Leuchtmittelauswahl bildet keine Hürde. Bei Halbleiterlicht ist das anders: Der Leuchtenhersteller muss sich auf eine völlig neue Situation einstellen und darf zugleich bestehende Regeln und Normen keineswegs außer Acht lassen. In der Entwärmung von Halbleitern verfügt er üblicherweise über keine oder nur geringe Erfahrung.

Mit einem LED-Downlight-Modul bekommt er nun ein Leuchtmittel in die Hand, dessen Schnittstellen sich allgemein bekannten Standards entziehen. Das elektrische Interface ist mit einem speziellen Betriebsgerät aus der Schublade rasch abgearbeitet. Die thermische Schnittstelle dagegen bildet für ihn eine gänzlich neue Herausforderung. Das LED-Licht strahlt keine Wärme ab. Diese entsteht auf der Rückseite des Moduls und muss in geeigneter Weise abgeführt werden.

Doch wie gestaltet sich das und was ist dabei zu beachten? Dies sind Fragen, die der Leuchtenhersteller ohne entsprechendes Wissen nicht beantworten kann. Sind die theoretischen Fragen geklärt, folgen Fragen zur Realisierung. Hier fehlen dann Detailkenntnisse, spezifische Designwerkzeuge und Erfahrung.

Und an diesem Punkt können Sie ihm dann als Dienstleister hilfreich zur Seite stehen?

B. Schukat: In gewissem Umfang zweifellos! Für die Optimierung einer Entwärmungslösung ist Software zur Visualisierung thermischer und strömungsdynamischer Prozesse sehr hilfreich. Auslegung und Materialbedarf einer Kühllösung werden mit Hilfe der Software passgenau dimensioniert. Umsichtig angewendet, öffnet sich weiteres Potenzial beim Fertigungsaufwand. Steht das Erscheinungsbild einer Beleuchtungslösung im Vordergrund, erhält Designfreiheit durch solche Werkzeuge wesentlich mehr Raum. Ein LED-Modul mit 2.000 lm kann man passiv mit einem Kühlkörper von 170 mm Höhe und 530 g Masse oder aktiv mit einer Kombination aus Kühlkörper und Lüfter entwärmen, die bei 85 mm Höhe und 150 g Gewicht einen signifikant besseren thermischen Wirkungsgrad als die passive Lösung aufweist.

Entsprechendes Personal und Laborausstattung vorausgesetzt, sind Hersteller von Kühlkörpern und aktiven Kühllösungen ideale Partner, die den Leuchtenhersteller bei der Beantwortung seiner Fragen zur Entwärmung des Leuchtmittels in seiner Applikation unterstützen.