LEDs sind bekannt als effiziente, kleine Lichtquellen. Dabei sind sie eigentlich nur so lange klein bis ihr Wärmemanagement berücksichtigt wird. Gemäß Energieerhaltungssatz muss die thermische Energie an die Umgebung abgegeben werden. Nur ein geringes Temperaturgefälle zwischen 100 Cel im Hotspot und 25 Cel Umgebungstemperatur steht zur Verfügung, um Wärmeenergie abzugeben. Große Oberflächen und exzellentes Thermomanagement werden benötigt. Es ist marktüblich, den Kühlkörper zu optimieren. Hunderte verschiedener Designs sind verfügbar, meist aus Aluminium. Aber für eine nennenswerte Performanceerhöhung muss der Grundkörper verbessert werden oder gar ganz entfallen. Die elektrische Isolation muss durch den Kühlkörper selbst erfolgen und zwar durch die Nutzung anderer Materialien. Keramik, wie Rubalit (Al2O3) oder Alunit (AlN), vereint zwei entscheidende Eigenschaften: Gute elektrische Isolation und Wärmeleitfähigkeit. Rubalit hat eine geringere, Alunit eine in etwa vergleichbare Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium. Andererseits ist Rubalit günstiger als Alunit. Ihr thermischer Ausdehnungskoeffizient ist dem von Halbleitern angepasst, sie sind formfest, korrosionsbeständig und 'ROHS'-konform. Völlig inert ist es die letzte Komponente eines Systems. Die vereinfachte Bauweise (ohne Kleber, Isolationsschichten etc.) in Kombination mit einer direkten und dauerhaften Verbindung von High-Power-LED und CeramCool schafft optimierte Betriebsbedingungen für den gesamten Aufbau. Vereinfacht ausgedrückt: Was nicht da ist, kann nicht altern und Materialien, die sich in gleichem Maß ausdehnen, lösen sich nicht voneinander. Das Ergebnis ist sehr gute Langzeitstabilität, sicheres thermisches Management und außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit. Ein Patent wurde angemeldet und das Konzept auf den Namen CeramCool getauft. Das Verfahren ist weltweit bislang einzigartig und ermöglicht stabförmige Körper und Rohrsysteme aus Keramik mit einer Wärmeleitfähigkeit von 170 W/mK, hoher mechanischer Stabilität und Durchschlagsfestigkeit. Mit der Serienreife wurde neben der technischen Reproduzierbarkeit ein effizientes Fertigungsverfahren auch großer Stückzahlen erreicht. Erste Applikationen mit Kühlmedien erreichen Kühlleistungsdichten von mehr als 640 W auf engstem Raum.
Keramik vereinfacht thermisches Management
ceramics simplifiy the heat management
ATZ-Elektronik ; 5 , 6 ; 16-20
2010
5 Seiten, 6 Bilder
Article (Journal)
German
Keramik vereinfacht thermisches Management
Automotive engineering | 2010
|Kuhlen Kopf bewahren Keramik vereinfacht das Thermomanagement von Hochleistungs-LEDs
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