Wärmemanagement inklusive Zhaga-konforme Platinen für LED-Module

Mit seiner Leiterplattentechnik HSMtec will Häusermann die Entwicklung von Zhaga-konformen LED-Modulen vereinfachen.

Die integrierten massiven Kupferelemente der HSMtec Leiterplatten von Häusermann sorgen für ein effizientes Wärmemanagement der LED-Leiterplatten, gleichzeitig lassen sich mit HSMtec LED und Steuerungselektronik auf einer Platine unterbringen. Dadurch eignet sich diese Technologie insbesondere für LED-Arrays. Zudem ist sie auch für High-Power- und Ultra-High-Power-LEDs gut geeignet. Die Zhaga-Standardisierung von LED-Modulen soll den Erfolg und die Akzeptanz der LED-Beleuchtungstechnik vorantreiben.

Standardisierte LED-Module sollen Endverbrauchern eine herstellerunabhängige Austauschbarkeit gewährleisten. Um das rasch in die Tat umzusetzen, haben sich derzeit 170 Unternehmen der Lichtbranche im Zhaga-Konsortium (www.zhagastandard.org) zusammengeschlossen. Innerhalb des Zhaga-Konsortiums werden bestimmte Schnittstellen-Spezifikationen für LED Light Engines (LED-Module und Vorschaltgerät) standardisiert. Die Zhaga-Spezifikationen sollen für Vereinheitlichung und Planungssicherheit sorgen und eine stabile Designplattform für Leuchtmittelhersteller und Designer sicherstellen. Diese Standardisierungsbestrebungen bergen aber auch enorme Herausforderungen für die Leiterplattenhersteller und auch Leuchtenentwickler. Standards sind für LED-Module mit und ohne Treiber definiert, genauso wie für die Abmessungen, also den Außendurchmesser und die Höhe des Moduls. Die verfügbare Lichtauskopplungsfläche einer typischen Spot Light Engine à la Zhaga mit 13,5 bis max. 26 mm im Durchmesser fordert ein sehr effizientes Wärmemanagement aufgrund der hohen Leistungsdichte. Andererseits muss ein LED-Modul mit integriertem Treiber die Eingangsspannung von 230 V beherrschen und überdies für eine normgerechte elektrische Spannungsfestigkeit und galvanische Trennung sorgen. Da bleibt nur wenig Platz für die Elektronik oder gar um mehrere Leiterplatten für das LED-Segment und die Ansteuerungstechnik in einem Sockel unterzubringen. HSMtec kann auch in diesem Punkt sein Potential ausspielen. Nur dort, wo tatsächlich Wärme durch die Leiterplatte abgeführt werden soll, wird das massive Kupfer – sei es als Profil oder in Drahtform – in die Leiterplatte integriert.

Die Verwendung von Leiterplatten auf FR4- und Kupferbasis mit partiell eingebetteten Kupferteilen erlaubt es, ein leistungsfähiges Wärmemanagement in Kombination mit komplexer Steuerungselektronik sowie Sensoren auf der gleichen Leiterplatte unkompliziert miteinander zu kombinieren. Für FR4-Leiterplatten ist das ohne größeren Mehraufwand oder zusätzliche Kosten möglich. Denn mit HSMtec lassen sich feinste Strukturen, die für die Steuerelektronik notwendig sind, einfach auf der gleichen Lage wie die Kupferelemente realisieren. Hierzu sind keine zusätzlichen Softwaretools für das Design nötig. Thermische Stresstests von Osram Opto Semiconductor bestätigen die hohe Zuverlässigkeit von HSMtec-Platinen auf Kupfer- und FR4-Basis. Die positiven Ergebnisse waren mit ein Grund, dass Häusermann mit seiner Technik in das prestigeträchtige Netzwerk »LED Light for you« von Osram Opto Semiconductor aufgenommen wurde.