Starkes Licht, raffiniert gekühlt
Referenzaufbau eines 250-W-Strahlers mit passiver Kühlung
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Homogene thermische Anbindung der CoB
Während es sich für kleinere Konfigurationen und Anwendungen unter 50 W als vorteilhaft erwiesen hat, die universalen elektromechanischen Anschlüsse zu verwenden, empfiehlt Ramchen für Konfigurationen ab 5 x 5 »X10« oder größer ein neues Verfahren. Denn größere Module neigen unter Verwendung der Clips dazu, eine inhomogene Wärmeverteilung zu entwickeln, was dazu führt, dass die LED-Chips auf dem CoB unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind und dadurch unterschiedlichen Vorwärtsströmen unterliegen. Das wiederum schlägt sich in einer geringeren Effizienz und Lebensdauer nieder. Dieses Problem tritt dann auf, wenn die erzeugten Wärmestromdichten des LED-Moduls mit Anbindung eines Modules durch Thermopaste (2 bis 5 W/mK) am Kühlkörper erfahrungsgemäß über 5 W/qcm liegen.
»In diesem Leistungsbereich wirkt sich jede Unebenheit des CoB-Trägersubstrates wie im Falle des X10 aus Keramik oder bei anderen CoB-Konzepten aus Aluminium stark auf die Temperaturverteilung innerhalb des Modules aus. Das führt zu unerwünschten Effekten wie relativ starke Temperaturdifferenzen innerhalb des Modules«, beschreibt Ramchen. Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, muss auf die CoB ganzflächig permanent ein gleichmäßiger Druck ausgeübt werden, um eine homogene thermische Anbindung zu gewährleisten. Im Falle des X10 sind es die Clips, die dafür sorgen. Im Falle der metallischen CoBs hat man die Möglichkeit, die Module festzuschrauben.
Im Rahmen der Entwicklung des 250W-Strahlers haben die Projektpartner eine neue und relativ einfache Methode angewandt, um dieses Problem für X10-Hochleistungsmodule zu lösen. Eine hierfür wichtige Eigenschaft der CoB-Module ist die flache Silikonschicht, die beim X10 die gesamte Oberfläche des Moduls einnimmt. Das ermöglicht es, transparente Gläser direkt auf die Silikonoberfläche aufzulegen und damit ganzflächig eine Druckkraft zu erzeugen, die Planarität und somit eine homogene Wärmeverteilung ermöglicht. Der Bereich zwischen dem Kühlkörper und der Glasplatte wird mit weißem Silikon abgedichtet. Diese Schicht dient zusätzlich als Feuchteschutz und lenkt das Licht, das an den X10-Rändern seitlich gerichtet ausstrahlt, in Richtung der Glasoberfläche und sorgt für sehr geringere Lichtverluste. »Dieser Aufbau ermöglicht einfache Konstruktionen auch für IP65- oder IP67-Anwendungen wie z.B. in Gewächshausleuchten«, so Ramchen.
- Referenzaufbau eines 250-W-Strahlers mit passiver Kühlung
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