Wärme-/Kühlmanagement Projektspezifische LED-Kühlkörper

Fließgepresste Kühlkörper kühlen exzellent Hochleistungs-LEDs.
Fließgepresste Kühlkörper kühlen exzellent Hochleistungs-LEDs.

Kalt fließgepresste Kühlkörper eignen sich aufgrund ihrer exzellenten thermischen und mechanischen Eigenschaften für die Kühlung von Hochleistungs-LEDs. Sie können zudem in vielen Anwendungen kleinere Aluminium-Druckguss-Kühlkörper ersetzen.

Das formgebende Verfahren des Fließpressens findet vor allem zur Verarbeitung von Reinaluminium (AL1070/AL1050), aber auch von Reinkupfer (CU1100/CU1020) Verwendung. Dazu wird ein flacher Metallrohling, der in etwa das gleiche Volumen wie das fertige Produkt besitzt, bei Raumtemperatur unter hohem Druck zum Fließen gebracht. Das Material füllt dabei sukzessive alle Hohlräume des Formwerkzeugs aus. Obwohl typischerweise rund und symmetrisch aufgebaut, sind bei CTX Thermal Solutions auch individuell geformte Fließpressteile herstellbar (Bild 1).

Fließpressteile zeichnen sich durch zahlreiche positive Eigenschaften aus:

  • Ihre Materialstruktur ist extrem homogen und dicht, da der spezielle Umformprozess die Bildung von Luftblasen und Lunkern sowie den Einschluss von Fremdkörpern verhindert.
  • Als Konsequenz des besonders homogenen und dichten Gefüges ist die thermische Leitfähigkeit des fertigen Produkts höher als die des Rohmaterials.
  • Oberflächenqualität und Formgenauigkeit sind so hochwertig, dass eine mechanische Nachbehandlung nur in ganz wenigen Anwendungsfällen erforderlich ist.

Effizient und gestalterisch vielfältig

Aufgrund dieser Charakteristiken eignet sich das Verfahren des Fließpressens für die Herstellung von leistungsstarken Stift-Kühlkörpern für die Entwärmung von Hochleistungs-LEDs. Überdies können kalt fließgepresste Kühlkörper in vielen Anwendungen kleinere Aluminium-Druckguss-Kühlkörper ersetzen. Dabei bietet sich das Verfahren des Fließpressens besonders für die Produktion kleiner, projektspezifischer Serien an. Der Formgebung der Stifte und Rippen sind hierbei kaum gestalterische Grenzen gesetzt: Von zylindrischen Stiften über dünne Lamellen bis hin zu quadratischen Stab- oder hexagonalen Säulenformen ist alles möglich. Die Dicke der Kühlstifte kann dabei bis zu 0,7 mm betragen, bei einer Minimaldistanz zwischen den einzelnen Stiften von 1,0 mm. Die dünnen und dicht gesetzten Rippen vergrößern die kühlende Oberfläche wesentlich und unterstützen damit die Konvektion. Da sich die Luft in kalt fließgepressten Kühlkörpern zudem in drei Richtungen – statt nur in zwei Dimensionen wie in extrudierten Kühlkörpern mit langen Kühlrippen – bewegt, ist ihre Kühlleistung höher als diese.
Auch für die Kühlkörperform besteht ein großer Spielraum. Ob große Bodenplatten mit kurzen oder langen Stiften, Aussparungen im Stiftbett oder aus zwei Fließpressteilen mit innenliegenden Kühlstiften gelötete Flüssigkeitskühlkörper – fast alles ist machbar. Damit können auch Flüssigkeitskühlkörper im Fließpressverfahren gefertigt werden. Statt Kühlrohre mechanisch einzubringen oder Kühlkanäle in Kühlplatten zu fräsen, wird der Kühlkörper so ausgeformt, dass die Stifte innen liegen und er lediglich mit einem Deckel verlötet werden muss. Bei wesentlich niedrigeren Fertigungskosten liefern sie eine vergleichbare bis bessere Kühlleistung als herkömmliche Flüssigkeitskühlkörper derselben Größe.