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Verbundprojekt »Ansteuerung von LEDs durch LTCC-Ferrit-Module« (ALFerMo)

Siemens-Forscher schrumpfen LED-Netzteil-Trafos um 80 Prozent

12. Juni 2013, 15:13 Uhr | Hagen Lang

Neuartige Keramiken, in die sich Trafos einbetten lassen, erlauben die Verkleinerung von Netzteiltrafos um 80 Prozent

Siemens-Forschern ist die fünffache Verkleinerung von Transformatoren gelungen. Neu entwickelte Keramiken erlauben, die Transformatoren in sie einzubetten, sodass etwa bei Leuchtdioden die Schaltnetzteile direkt in den Kühlkörper der Baugruppe integriert werden können.

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Steuerungs- und Automatisierungskomponenten bei Industrie-, Gebäude- und Verkehrstechnischen Anwendungen bedürfen so genannter Treiberschaltungen, die sie mit Strom versorgen und ansteuern. Wegen ihrer Größe sind sie oft nicht in das jeweilige System zu integrieren. Dem Ziel der »Vor Ort Integration« ist jetzt eine Siemens-Forschergruppe näher gekommen, denen trotz der Miniaturisierungsprobleme beim Transformatoren-Ferritkern und den metallischen Wicklungen die Integration von Schaltnetzteilen in die Kühlkörper von OSLON Osram-Leuchtdioden gelang.

Die Idee der Ingenieure der Siemens-Forschung Corporate Technologie bestand darin, die Schaltfrequenz des Transformators zu vervierfachen und den Effekt zu nutzen, dass Transformatoren umso kleiner werden, je höher ihre Schaltfrequenz ist. Ein eigens entwickelter Schichtaufbau magnetischer Keramikfolien erlaubte ferner, den Ferritkern samt Wicklungen in eine keramische Leiterplatte zu integrieren. Insgesamt wurde der Transformator so um 80 Prozent verkleinert und in die Treiberschaltung in einen LED-Kühlkörper von zehn Zentimetern Durchmesser und fünf Zentimetern Höhe integriert. Ein gesondertes Netzteil ist für die LED-Baugruppe damit überflüssig.

ALFerMo ist Bestandteil des Förderschwerpunktes »Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES)« des Bundesforschungsministerium (BMBF) und wird bis Ende Mai 2013 mit 2,65 Millionen Euro gefördert. Der Erfolg öffnet Perspektiven, den Einsatz des miniaturisierten Steuerungssystemes auch außerhalt der Lichttechnik und auf Epoxid-Leiterplatten zu testen. Die Integration von Leiterplatten in kompakte Leistungsbaugruppen bietet viele Anwendungsmöglichkeiten in intelligenten Steuerungssystemen von Industrie- und Energieerzeugungsanlagen sowie der Gebäudetechnik.