Die Zucht von Pflanzen im Innenraum erfreut sich zunehmender Beliebtheit, sei es aus Hobby, aus wirtschaftlichen Gründen oder zur Selbstversorgung. Mit den Fortschritten in der Lichttechnologie, insbesondere mit der Entwicklung der LED-Beleuchtung, hat sich die Indoor-Pflanzenzucht erheblich verbessert. Hier sind die wichtigsten Vorteile der LED-Beleuchtung in diesem Bereich:
Energieeffizienz: LED-Leuchten verbrauchen deutlich weniger Energie als herkömmliche Beleuchtungssysteme wie Leuchtstofflampen oder HID-Lampen. Das bedeutet geringere Stromrechnungen trotz gleichbleibender oder sogar verbesserter Lichtausbeute.
Langlebigkeit: LEDs haben eine deutlich längere Lebensdauer als andere Lichtquellen. Einige LEDs können bis zu 50.000 Stunden oder länger halten, wodurch die Notwendigkeit häufiger Wechsel reduziert und damit auch die Wartungskosten gesenkt werden.
Spektrale Anpassungsfähigkeit: LEDs können in einem breiten Spektrum von Farben produziert werden, was bedeutet, dass sie speziell für die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Pflanzenarten angepasst werden können. Dies ermöglicht es den Züchtern, das Lichtspektrum genau auf die Bedürfnisse ihrer Pflanzen abzustimmen, was den Wachstumsprozess optimiert.
Weniger Wärme: Während andere Lichtquellen erhebliche Mengen an Wärme abgeben können, die das Raumklima beeinflussen und sogar Pflanzen schädigen können, erzeugen LEDs deutlich weniger Wärme. Dies minimiert das Risiko von Wärmeschäden und erleichtert die Temperaturkontrolle im Anbauraum.
Kompakte Bauweise: Die kompakte Größe und das leichte Design von LED-Leuchten erleichtern ihre Installation und Anpassung, insbesondere in begrenzten Räumen oder spezialisierten Zuchtumgebungen.
Kostenersparnis langfristig: Obwohl die anfänglichen Kosten für LED-Beleuchtungssysteme höher sein können als für traditionelle Systeme, werden diese Kosten oft durch die Energieeinsparungen, die längere Lebensdauer und die verringerten Wartungskosten ausgeglichen.
Sicherheit: LEDs enthalten keine gefährlichen Chemikalien wie Quecksilber, das in vielen anderen Leuchtmitteln zu finden ist. Darüber hinaus reduziert ihr kühlerer Betrieb das Risiko von Bränden.
Verbesserter Pflanzenwuchs: Studien haben gezeigt, dass Pflanzen unter LED-Licht oft schneller wachsen und höhere Erträge erzeugen können, insbesondere wenn das Lichtspektrum genau auf ihre Bedürfnisse abgestimmt ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die LED-Beleuchtung eine revolutionäre Technologie für die Indoor-Pflanzenzucht darstellt. Durch ihre zahlreichen Vorteile bieten sie Züchtern die Möglichkeit, effizienter, kostengünstiger und umweltfreundlicher zu arbeiten.
Leitfaden zur Wahl des richtigen LED-Treibers. Er enthält grundlegende Punkte, die bei der Auswahl eines LED-Treibers in der Anwendung beachten werden sollten. Es werde ein paar Hintergrundinformationen zu grundlegenden Punkten erläutert, die dem Anwender helfen sollen, die richtige Entscheidung und Auswahl zu treffen.
LED DIP Chip (Dual in-line package)
DIP-LEDs (Dual In-Line Package) sind die herkömmlichen ursprünglichen LED-Leuchtmittel.
Obwohl DIP-Chips heute noch verwendet werden, haben sie eine viel geringere Effizienz als die neueren LED-Chips, die für moderne Anwendungen verwendet werden. Sie werden häufiger in der Elektronik verwendet.
Ein LED-DIP-Chip produziert typischerweise etwa 4 Lumen pro LED, viel weniger als die neueren Chips und finden ihren Einsatz in der einfachen Steck- und Oberflächenmontage.
LED SMD Chip
SMD steht für “Surface Mounted Diode” und sind viel kleinere und effizientere LEDs als die ursprünglichen DIP-Chips. Sie sind aufgrund vielfältigen Einsatzmöglichkeiten unverzichtbar geworden und werden typischerweise auf einer Leiterplatte (Modul) montiert und gelötet. SMD-Chips sind für die Entwicklung der LED-Industrie sehr wichtig geworden, da 3 Dioden auf demselben Chip untergebracht werden können.
Neben der deutlich effizienteren Helligkeit können sie zusätzlich die Farbe ändern. Einige der LED-Chips können mittlerweile so klein produziert werden, dass sie in High-End-Elektronik wie Handy-Kontrollleuchten verbaut werden.
Sie werden auch als Standalone-Chips überwiegend in LED-Streifen oder LED-Spotlights und in der Industrie auf LED-Modulen verwendet.
SMD-Chips können zwischen 50 und 100 Lumen pro Watt erzeugen. Das ist deutlich effizienter zum DIP-Chip.
LED COB Chip
COB (Chip on Board) LED ist ein Hochleistungsled-Chip (High-Power-LED). Ein COB-Chip hat mehrere intern verbaute Dioden, typischerweise mehr als 9. Vereinfacht kann man COB so beschreiben, dass mehrere SMD-Chips auf einer Platine verbaut sind und aufgrund der besonderen Bauart so deutlich mehr Licht erzeugen.
COB-Chips werden in vielen verschiedener Geräte verwendet. In kleinen Geräten wie Kameras und Smartphones liegt dies an der hohe Lumenzahl, die nur wenig Energie benötigt.
Häufig werden LED-COB-Chips in Flutlichtern und Hochleistungs-LED-Scheinwerfern und -Strahlern verwendet. Da verschiedene Bauformen bei COB-Chips möglich sind, können sehr viel Lumen pro Watt erzeugt werden, die in der Regel weit über 100 lm/W liegen.
Kombinierte Anwendungen von SMD bzw. COB-Chips finden Ihre Anwendung in LED-Arrays (einzelne oder mehrere LEDs vormontiert auf einer Leiterplatte), LED-Streifen (für den linearen LED-Einsatz), und LED-Modulen mit direkt verbauten Mini-Treibern (LED-Light-Engines).
Konstanter Strom vs. konstante Spannung
Treiber nutzen entweder Konstantstrom (CC) oder Konstantspannung (CV) oder beides. Dies ist einer der ersten Punkte, die im Entscheidungsprozess berücksichtigt werden müssen. Das hängt von der LED bzw. dem LED-Modul ab, das angesteuert werden soll. Die Informationen finden Sie auf dem Datenblatt der LED.
Was ist Konstantstrom?
Konstantstrom (auch CC für constant current) -LED-Treiber halten einen konstanten elektrischen Strom (A) aufrecht, indem sie eine variable Spannung (V) haben. CC-Treiber sind oft die favorisierte Wahl bei LED-Anwendungen. CC LED-Treiber können bei einzelnen Leuchten oder in Reihe geschaltete LEDs verwendet werden. Nachteil ist, dass, wenn der Schaltweg an einer Stelle unterbrochen ist, die übrigen LEDs nicht mehr funktionieren. Jedoch bieten Konstantstrom-Treiber im Allgemeinen eine bessere Kontrolle und sind effizienter als Treiber mit konstanter Spannung.
Was ist konstante Spannung?
LED-Treiber mit konstanter Spannung (CV) sind Netzteile. Sie haben eine fest eingestellte Spannung, die sie an die elektronische Schaltung liefern. Man könnte CV-LED-Treiber verwenden, um mehrere LEDs parallel zu betreiben, zum Beispiel bei LED-Streifen. CV-Stromversorgungen kann bei LED-Streifen verwendet werden, die einen Strombegrenzungswiderstand haben, was in der Regel der Fall ist. Der Spannungsausgang muss den Spannungsbedarf der gesamten LED-Kette erfüllen.
CV-Treiber können auch bei LED-Light-Engines verwendet werden, die einen Treiber-IC verbaut haben.
Was ist Konstantstrom und was konstante Spannung?
Einige LED-Treiber können beide Möglichkeiten (CV und CC) bieten. Standardmäßig funktionieren sie als CV, aber wenn der Ausgangsstrom die Nennstromgrenze überschreitet, wechseln sie in einen CC-Modus. Diese Funktion ist für Anwendungen geeignet, die einen flexiblen LED-Treiber benötigen.
Wann sollte man CV- oder CC-Treiber benutzen (Ausnahmen möglich)?
Konstantstrom (CC)
konstante Spannung (CV)
LED-Downlights/ Einbauleuchten
LEDs parallel
Bürobeleuchtung
LED-Streifen
Wohn-LED-Beleuchtung
LED Light Engines
Stimmungslicht
Bewegliche Schilder/ Zeichen
Einzelhandel-/ Gewerbebeleuchtung
Bühnenbeleuchtung
Beleuchtung im Bereich Entertainment
Architektonische Beleuchtung
LED-Schilder
Straßenbeleuchtung
Straßenbeleuchtung
Indirekte Beleuchtung (Trockenbau)
High Bay
Außenbeleuchtung
Architektonische Beleuchtung
LED-Streifen (High-Power-LED)
Arbeitsplatzbeleuchtung
Zu berücksichtigende Faktoren:
Ausgangsstrom (mA)
Bei Verwendung eines Konstantstrom-LED-Treibers muss dieser den Anforderungen der gewählten LEDs angepasst sein. Stromwerte von Treiber und LEDs müssen übereinstimmen. Die Datenblätter der LEDs weisen aus, welche Stromwerte benötigt werden. Der Wert wird in Ampere (A) oder Milliampere (mA) angegeben wird. 1 A sind 1000 mA.
Es gibt auch variable und wählbare Konstant-Strom-Treiber. Es gibt Konstant-Strom-Treiber entweder im Bereich 0 bis 500 mA oder in festen Werten wie 350 mA, 500 mA, 700 mA, 1050 mA und weitere. Die LEDs müssen diesen gewählten Werten entsprechen.
LEDs sollten mit möglichst niedrigen Strom betrieben werden, um die Lebensdauer zu verlängern und um die lm/W – Effizienz zu steigern. Bei Verwendung von mehr Strom verschleißen LEDs in der Regel schneller. Es ist daher ratsam darüber nachzudenken mehr LED-Module zusammen zu verwenden und so die jeweilige Stromstärke zu senken. In der Regel weisen die LED-Datenblätter die unterschiedliche Effizienz in lm/W bei unterschiedlichen Strom aus.
Ausgangsleistung (W)
Dieser Wert wird in Watt (W) angegeben. LED-Treiber sollten mit mindestens dem gleichen Wert der LEDs betrieben werden.
Der Treiber sollte eine höhere Ausgangsleistung von mind. 10% haben, um Leistungsreserven für den Betrieb der LEDs zu haben. Wenn die Treiber-Leistung die gleich wie die LED-Leistung ist, würde der Treiber die ganze Zeit bei voller Auslastung sein. Bei voller Leistungsauslastung würde dies die Lebensdauer der Treiber verkürzen. Lebensdauer ist ein zusätzlicher wichtiger Entscheidungsfaktor beim richtigen Einsatz und Betrieb von Treibern.
Der Leistungsbedarf von LEDs werden grundsätzlich als Durchschnittswert angegeben. Das bedeutet, dass bei LEDs von einer +/- Tolleranz bei der Leistung ausgegangen werden muss. Daher muss sichergestellt werden, dass der Treiber einen möglichen erhöhten Leistungsbedarf decken kann.
Ausgangsspannung (V)
Dieser Wert wird in Volt (V) angegeben. Bei Konstant-Spannung-Treibern muss die Spannung die gleiche sein wie durch die LED´s vorgegeben. Bei mehreren LEDs werden Spannungswerte zu einem Gesamtwert addiert. Bei Konstant-Strom muss die Spannung höher als die der LEDs sein.
Lebenserwartung
Die Lebenserwartung von Treibern werden in Stunden angegeben. Dies ist auf die durchschnittliche Betriebsdauer (kurz: MTBF = mean time between failures) bezogen. Anhand dieses Wertes sollten bei der Kaufentscheidung Treiber auch verglichen werden. Durch den richtigen Betrieb kann die Lebensdauer verlängert werden. Das reduziert Wartungszeit/ -intervalle und -kosten.
Hierbei ist aber zu erwähnen, dass es sich um einen statistischen Wert handelt. Zwar ist dies ein Indikator für einen Vergleich unterschiedlicher Produkte. Allerdings sollte man wissen, dass der Wert wie folgt ermittelt wird. Grundsätzlich werden die Ausfallwarscheinlichkeiten der einzelnen Komponenten aufsummiert. Zum anderen werden müsste die Angabe real in drei Bereiche aufgegliedert werden: 1. “frühzeitige Ausfälle”, 2. “nutzbare Lebensdauer” und 3. “End-of-Time-Abschnitt”. Die MTBF gibt in der Regel nur den mittleren Abschnitt an. Dadurch werden “Kinderkrankheiten” und “Alterungseffekt” ausgespart. Dadurch kann die MTBF in der Regel mit mehreren Millionen Stunden angegeben werden.
Ab 01.09.2018 ist der Verkauf von Niedervolt-Halogenlampen und HV-Lampen verboten. Wir versorgen euch mit den wichtigsten Hintergrundinformationen.
Die Europäische Union (EU) hat bestimmt, dass Schrittweise der Energieverbrauch gesenkt und dadurch die Umwelt geschont werden soll. Und das Verbot des Einsatzes von Quecksilber in Leuchten soll für mehr Sicherheit sorgen.
Folglich wird die LED flächendeckend in Europa zum zwingend Must-Have. Deutlich teuer in der Anschaffung sind die Kosten dennoch oft nach ca. 3 Jahren amortisiert und die Lebensdauer ist i.d.R dann noch lange nicht beendet.
Aber nun zum Hintergrund. Die EU hat 2009 das so genannte Glühlampenverbot eingeführt. Viele erinnern sich an die anschließenden fast schon panischen Hamsterkäufe von Glühlampen. Als Folge wurde die Entwicklung und der Verkauf von LED und Leuchtstoffröhren massiv vorangetrieben. Das Verbot wurde schrittweise eingeführt. So versucht die EU den Energieverbrauch im privaten und gewerblichen Bereich aktiv zu senken. Restbestände dürfen wie bei dem “Glühlampenverbot” in 2009 weiterhin verkauft und verwendet werden. Seit 2016 ist das Verkaufsverbot auf viele Leuchtstoffröhren erweitert worden. Diese sollen im Rahmen der “Ökodesign-Richtlinie” ab 2020 komplett verboten werden. Grund ist hier das extrem giftige Quecksilber. Da parallel die Anforderung an die Effizienz des Leuchtmittels steigen, werden uns ab 2020 nur noch T5-Leuchtstoffröhren, die meisten effizienten Halogenmetalldampflampen und Niederdruck- und Hochdruck Natriumdampflampen und natürlich LED´s zur Verfügung stehen (1).
In der Schweiz dürfen seit dem 1. September 2019 keine Halogenlampen mit ungerichtetem Licht verkauft werden.²
Auch ab 01.09.2018 ist der Verkauf aller Halogen- und Glühlampen in der Europäischen Union verboten, deren Effizienz schlechter als Klasse B ist. Ausnahmen sind klare Halogenleuchten mit R7s oder G9 Sockel. Außerdem führt die Verordnung u.a. folgende weiterer Ausnahmen auf:
Die Anforderungen dieser Verordnung gelten nicht für folgende Haushalts- und Speziallampen
Lampen mit gebündeltem Licht
Lampen mit einem Lichtstrom unter 60 Lumen oder über 12.000 Lumen
Leuchtstofflampen ohne eingebautes Vorschaltgerät
Hochdruckentladungslampen
Zu Beachten ist, dass Leuchtstoffröhren beim Umrüsten auf LED gesammelt und korrekt entsorgt werden müssen. Wegen des Quecksilberanteils dürfen Leuchtstoffröhren auf keinen Fall in den Hausmüll oder Glascontainer. Abgabe von alten Leuchtstoffröhren ist an folgenden Orten möglich:
Händler müssen diese Ware zurücknehmen, dabei muss natürlich der vorherige Kauf belegt werden
Supermärkte und Drogerien bieten häufig Sammelstellen für Leuchtmittel an
örtlicher Wertstoffhof
Sollte einmal eine Leuchtstoffröhre brechen, sollte auf jeden Fall Vorsicht gewahrt werden. Bei Bruch einer Leuchtstoffröhre empfehlen wir das unmittelbare lüften des Raumes, unbedingt Hautkontakt vermeiden, Handschuhe bei der Beseitigung tragen, anstatt des Handfegers ein Stück Karton zum Zusammenkehren nutzen, übrige Splitter mit feuchtem Tuch aufnehmen und alles in einem verschließbaren Gefäß beim Wertstoffhof fachgerecht verwerten lassen. Die benutzten Handschuhe, stark verschmutzte Kleidung, verwendete Tücher etc. sollten dann ebenfalls dem Müll zugeführt werden.
Begriffsbestimmung:
EU-Richtlinie: Die einzelnen Mitgliedsstaaten können selber entscheiden, wie sie EU-Richtlinien umsetzen. Es ist also bei der Umsetzung ein gewisser Spielraum gegeben.
EU-Verordnung: Sie sind unmittelbar wirksam und verbindlich für jeden Mitgliedstaat und müssen umgesetzt werden.
Hochleistungs-Leuchtdioden (High-Power-LEDs) können in einer einzigen LED 350 Milliwatt oder mehr stark sein. Der Großteil der Energie in einer LED wird eher in Wärme als in Licht (etwa 70% Wärme und 30% Licht) gewandelt. Kann diese Wärme nicht abgeführt werden, leuchten die LEDs bei sehr hohen Temperaturen. Dies senkt nicht nur den Wirkungsgrad senkt, sondern verkürzt auch die Lebensdauer der LED. Daher ist das thermische Management von High-Power-LEDs ein wesentlicher Bereich der Forschung und Entwicklung. Es ist notwendig, die Sperrschichttemperatur (Engl.: Junction Temperature) aujf einen Wert zu begrenzen, der die gewünschte LED-Lebensdauer sicherstellt.
Wärmeübertragung
Um eine niedrige Sperrschichttemperatur beizubehalten, die die hohe Leistung einer LED aufrechterhält, sollte jede Möglichkeit der Wärmeabfuhr von LEDs in Betracht gezogen werden. Wärmeleitung (Konduktion), Wärmeabtransport durch Luft (Konvektion) und Strahlung sind die drei Möglichkeiten zur Wärmeübertragung. Typischerweise sind LEDs in einem transparenten Harz eingekapselt, das ein schlechter Wärmeleiter ist. Fast die gesamte erzeugte Wärme wird durch die Rückseite des Chips geleitet. Wärme wird von dem p-n-Übergang durch elektrische Energie erzeugt, die nicht in nützliches Licht umgewandelt wurde. Sie gelangt über eine lange Strecke von der Verbindungsstelle zum Lötpunkt, Lötpunkt zur Leiterplatte und Leiterplatte zur Wärmesenke und wird dann zur Atmosphäre der äußeren Umgebung geleitet.
Die Sperrschichttemperatur ist niedriger, wenn die thermische Impedanz kleiner ist oder die Umgebungstemperatur niedriger ist. Um den nutzbaren Umgebungstemperaturbereich für eine gegebene Verlustleistung zu maximieren, muss der gesamte Wärmewiderstand von der Verbindungsstelle zur Umgebung minimiert werden.
Die Werte für den Wärmewiderstand variieren stark in Abhängigkeit von dem Material und der anliegenden Komponenten. Zum Beispiel reicht RJC (thermischer Widerstand Sperrschicht zum Gehäuse) abhängig vom LED-Hersteller von 2,6 °C/W bis 18 °C/W. Die thermische Beständigkeit des Wärmeleitmaterial (auch TIM: Thermal Interface Material) variiert ebenfalls in Abhängigkeit von dem ausgewählten Materialtyp. Gängiges TIMs sind Epoxy, Wärmeleitpaste, Haftkleber und Lot. High-Power-LEDs werden oft auf Metallkern-Leiterplatten (MCPCB) montiert, die an einem Kühlkörper befestigt werden. Wärme, die durch die metallische Modul-Platte und dem wärmeableitenden Kühlkörper geleitet wird, wird anschließend durch Konvektion und Strahlung abgeführt. Neben der Konstruktion und Bauart des Kühlkörpers sind die Oberflächenebenheit und Qualität jeder Komponente, der Anpressdruck, die Kontaktfläche, die Art des Wärmeleitmaterials und dessen Dicke. Dies sind Parameter für die Wärmebeständigkeit bzw die Kühlung der LED durch den Wärmeabtransport.
Passive Kühlung
Faktoren für passive Kühlung für effizientes Wärmemanagement von High-Power-LEDs sind:
Wärmeleitkleber
Wärmeleitkleber wird normalerweise verwendet, um LED an der Platine und die Platine dann mit dem Kühlkörper zu verbinden. Die Verwendung eines Wärmeleitklebers kann die Wärmeleistung weiter optimieren.
Kühlkörper
Kühlkörper tragen maßgeblich dem Abtransport von Wärme bei. Er funktioniert als Leiter, der die Wärme von der LED-Quelle zum äußeren Medium leitet. Kühlkörper können Energie auf drei Arten ableiten: Wärmeleitung (Konduktion: Wärmeübertragung innerhalb eines oder auch von einem Feststoff zu einem anderen), Konvektion (Wärmeübergang von einem Feststoff zu einem sich bewegenden Fluid, für die meisten LED-Anwendungen ist das Fluid die Umgebungsluft) oder Strahlung (Wärmeübertragung von zwei Körper unterschiedlicher Oberflächentemperaturen durch Wärmestrahlung).
Material:
Die Wärmeleitfähigkeit des Materials, aus dem der Kühlkörper besteht, beeinflusst direkt die Verlustleistung der Wärmeleitung. Normalerweise wird wegen des ausgesprochen guten Preis-/ Leistungsverhältnis Aluminum verwendet. Bei flachen Kühlkörpern wird auch, trotz des hohen Einkaufpreises oft Kupfer mitverwendet. Neue Materialien umfassen Thermoplaste, die verwendet werden, wenn die Anforderungen an die Wärmeableitung niedriger als normal sind (z.Bsp. oft im Heimbedarf) oder komplexe Formen im Spritzgußverfahren sinnvoll sind. Graphitlösungen haben oft einen effektiveren Wärmeübergang (nicht Wärmeleitung) als Kupfer bei geringeren Gewicht als Aluminium. Graphit gilt als exotische Kühllösung und ist in der Produktion teurer. Wärmerohre können auch zu Kühlkörpern aus Aluminium oder Kupfer hinzugefügt werden, um den Ausbreitungswiderstand zu verringern.
Form:
Der Wärmeübergang findet an der Oberfläche des Kühlkörpers statt. Daher sollten Kühlkörper so ausgelegt werden, dass sie eine große Oberfläche haben. Dies kann erreicht werden, indem eine große Anzahl feiner Rippen verwendet wird oder indem der Kühlkörper selbst vergrößert wird. Obwohl eine größere Oberfläche zu einer besseren Kühlleistung führt, muss zwischen den Rippen ausreichend Platz vorhanden sein, um eine beträchtliche Temperaturdifferenz zwischen der Kühlrippe und der Umgebungsluft zu erzeugen. Wenn die Rippen zu nahe beieinander stehen, kann die Luft dazwischen fast die gleiche Temperatur wie die Rippen haben, so dass keine Wärmeübertragung stattfindet. Daher führen mehr Kühlrippen nicht zwingend zu mehr Kühlleistung.
Oberflächenbeschaffenheit:
Wärmestrahlung von Kühlkörpern ist eine Funktion der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere bei höheren Temperaturen. Eine lackierte Oberfläche hat einen größeren Emissionsgrad als eine helle, unlackierte Oberfläche. Der Effekt ist am bemerkenswertesten bei flachen Kühlkörpern, bei denen etwa ein Drittel der Wärme durch Strahlung abgeführt wird. Darüber hinaus ermöglicht eine optimale flache Kontaktfläche die Verwendung einer dünneren Wärmeleitpaste, die den Wärmewiderstand zwischen der Wärmesenke und der LED-Quelle reduziert. Anderseits wird durch Anodisieren oder Ätzen auch der thermische Widerstand verringert.
Montagemethode:
Kühlkörperbefestigungen mit Schrauben oder Federn sind oft besser als herkömmliche Clips, Wärmeleitkleber oder Klebeband. Für die Wärmeübertragung zwischen LED-Quellen über 15 Watt und LED-Kühlern wird empfohlen, ein hochwärmeleitendes Schnittstellenmaterial (TIM) zu verwenden, das einen Wärmewiderstand über der Schnittstelle von weniger als 0,2 K/W hat. Derzeit ist die gebräuchlichste verwendete Methode ein Phasenänderungsmaterial, das bei Raumtemperatur in Form eines festen Kissens aufgetragen wird, sich dann aber zu einer dicken gelatinösen Flüssigkeit umwandelt, sobald es über 45 ºC steigt.
Wärmerohre und Dampfkammern
Wärmerohre und Dampfkammern wirken passiv und ihre Wärmeleitfähigkeiten sind sehr effektiv von 10.000 bis 100.000 W/mK. Sie bieten folgenden Vorteile im LED-Wärmemanagement:
Transportiert Wärme zu einem anderen Kühlkörper mit minimalem Temperaturabfall
Isothermisiert durch natürliche Konvektion eine Wärmesenkung, erhöht dabei die Effizienz und reduziert seine Größe. Es ein Fall bekannt in dem die Zugabe von fünf Wärmerohren die Wärmesenkenmasse um 34% von 4,4 kg auf 2,9 kg reduzierte.
den hohen Wärmefluss direkt unter einer LED effizient in einen niedrigeren Wärmefluss um, der einfacher abgeleitet werden kann.
MCPCB (Metal Core PCB) sind Platinen, die ein Basismetallmaterial zur Wärmeverteilung als integralen Bestandteil der Leiterplatte enthalten. Der Metallkern besteht üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung. MCPCB hat den Vorteil einer dielektrische Polymerschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
Separierung:
Durch das Separieren der LED-Treiberschaltung von der LED-Platine wird verhindert, dass die vom Treiber erzeugte Wärme die LED-Sperrschichttemperatur erhöht.
Platinenbeschichtung
Additivprozess:
Auf den Leiterplatten werden beim Herstellungsprozess zur Erstellung von leitenden Strukturoberfläche leitenden Stoffen auf dem Trägermaterial aufgebracht. Dabei wird der Leiter nur auf das vorgegebenen Leiterbahnbild aufgetragen. Im Gegensatz wird dies im Subtraktivverfahren weggeätzt. Grundsätzlich ist eine direkte Verbindung zum Aluminiumkühlkörper gegeben; So wird für die Schaltung kein zusätzliches Material für die thermische Verbindung benötigt. Das reduziert die wärmeleitentenden Schichten und Wärmefläche. Verarbeitungsschritte, Materialarten und Materialmengen werden reduziert.
Aluminiumleiterplatten (auch IMS-Leiterplatten für Insulated Metal Substrate) – Es erhöht die thermische Verbindung und bietet eine hohe dielektrische Durchschlagsspannung. Materialien vertragen Hitze bis zu 600 °C. Die Schaltungen sind direkt auf Aluminiumsubstraten befestigt, so dass keine Wärmeleitmaterialien erforderlich sind. Durch die verbesserte thermische Verbindung kann die Sperrschichttemperatur der LED um bis zu 10 °C gesenkt werden. Dies ermöglicht dem Entwickler, die Anzahl der auf einer Platine benötigten LEDs zu verringern, indem die Leistung für jede LED erhöht wird. Es kann auch die Größe des Substrats verringert werden, um dimensionalen Beschränkunkungen gerecht zu werden. Es ist belegt, dass eine Verringerung der Übergangstemperatur die Lebensdauer der LED stark erhöht.
Gehäuseform
Flip-Chip:
Der LED-Chip wird mit der Vorderseite nach unten auf der Halterung montiert, die üblicherweise aus Silizium oder Keramik besteht und als Wärmeverteiler und Trägersubstrat eingesetzt wird. Die Flip-Chip-Verbindung kann eutektisch, bleireich, bleifrei oder Gold-Stub sein. Die primäre Lichtquelle kommt von der Rückseite des LED-Chips. Zwischen dem Lichtemitter und den Lötstellen ist normalerweise eine reflektierende Schicht eingebaut, um das Licht, das nach unten emittiert wird, zu reflektieren. Mehrere Unternehmen setzen Flip-Chip-Gehäuse für ihre High-Power-LED ein, wodurch die thermische Beständigkeit der LED um etwa 60% reduziert wird. Gleichzeitig wird die thermische Zuverlässigkeit erhalten.
