LED-Kühlkörper verstehen: Warum sie für optimale Leistung entscheidend sind

Wenn Sie mit LED-PCB-Lichtern zu tun haben, sind Sie wahrscheinlich schon auf einen LED-Kühlkörper gestoßen. Falls nicht, keine Sorge – dieser Artikel hilft Ihnen weiter.

Zunächst: Kühlkörper sind ein wesentlicher Bestandteil der LED-Beleuchtung. Denn sie bieten einen Pfad, damit Wärme von der LED-Lichtquelle nach außen gelangen kann.

Lesen Sie noch immer?

Dann bedeutet das eines: Sie möchten das Thema vollständig verstehen.

In diesem Fall bleiben Sie dran, denn wir behandeln Themen wie die Bedeutung eines Kühlkörpers, wie er dem LED-Licht hilft, und vieles mehr.

Was ist ein LED-Kühlkörper?

Bei einer LED-Leuchte ist ein Kühlkörper der wichtigste Teil des thermischen Pfads. Man kann ihn auch als Wärmetauscher bezeichnen. Er absorbiert die thermische Energie, die ein LED-Modul erzeugt.

Anschließend verteilt er die Energie in die umgebende Umgebungsluft. Dadurch reguliert er die Temperatur einer LED.

Warum benötigen LED-Lichter einen Kühlkörper?

Wenn Sie eine LED berühren, fühlt sich die Temperatur kühl an. Aber der innere Teil der LED hat viel unerwünschte Wärme.

Wie erzeugt eine LED intern so viel unerwünschte Wärme? Nun, das passiert wegen der Unzulänglichkeit von Halbleitern, die Licht erzeugen. Mit anderen Worten: Eine LED verliert etwa 60–95 % ihrer Eingangsleistung.

Wie gehen Sie mit dieser Menge an interner Wärme um?

Ganz einfach: Sie können die Wärme mit einem guten LED-Kühlkörper dank effektivem Thermomanagement entfernen.

Ein Kühlkörper kann Energie auf drei verschiedene Arten verteilen: Strahlung, Leitung und Konvektion.

Strahlung beinhaltet den Wärmeübergang zwischen zwei Körpern durch thermische Strahlung bei unterschiedlichen Temperaturen.

Konvektion ist die Wärmebewegung von einem festen Körper zu einer bewegten Flüssigkeit.

Dann ist Leitung die Wärmebewegung von einem festen Körper zu einem anderen. Zusammenfassend: Die Verwendung eines Kühlkörpers bedeutet, dass Ihre LED-Lichter lange Zeit gut funktionieren.

Kühlkörper-Material

Aluminiumlegierungen oder Kupfer sind die gängigsten Materialien für Kühlkörper. Aluminium ist jedoch aus drei Hauptgründen häufiger als Kupfer: Es hat hohe Korrosionsbeständigkeit, ziemlich hohe Wärmeleitfähigkeit und ist kosteneffizient.

Kupferlegierungen kommen zum Einsatz, wenn hohe thermische Leitfähigkeit erforderlich ist.

MCPCBs: Wie sie dem LED-Kühlkörper helfen

Wenn Sie LEDs genauer betrachten, werden Sie eines bemerken. Sie besitzen Rollen wie blank Emittierer. Und die Rollen sind meist in durchsichtigem Harz eingeschlossen.

Was bedeutet das?

Einfach: Die LED ist ein schlechter thermischer Leiter. Die beste Option ist daher, die LED auf die Aluminiumbasis zu platzieren.

Dadurch funktioniert sie wie ein Wärmeverteiler. Mit anderen Worten: Die MCPCB ist ein wesentlicher Teil der Leiterplatte, der die thermische Leitfähigkeit verbessert.

LED-Kühlkörper-Rechner

Sie können die folgende Formel verwenden, um den Kühlkörper zu berechnen:

θs = (Tj - Ta) - θjc - θb
Pd

θs ist der Wert, den Sie berechnen möchten. Er steht für den thermischen Widerstand des Kühlkörpers. θjc bezieht sich auf den thermischen Widerstand des LED-COB-Moduls. Diesen Wert erhalten Sie aus den Datenblättern. θb bezieht sich auf den thermischen Widerstand zwischen Kühlkörper und LED-Gehäuse.

Tj in der Gleichung ist die maximale Sperrschichttemperatur. Der Wert steht meist auf dem LED-Datenblatt. Der Wert sollte unter 90 % liegen.

Ta bezieht sich auf die Temperatur der Umgebungsluft um den LED-Kühlkörper. Wenn Sie mit Einbauleuchten arbeiten, kann der Wert nahe 50 oder 55 °C liegen. Bei einem offen montierten Strahler sollten Sie 30 °C erwarten.

Pd ist die vom LED-Modul abgegebene Leistung. Sie können den Wert auf 80 % schätzen.

Nach der Berechnung erhalten Sie einen Wert für θs oder einen Bereich. Mit diesem Wert können Sie eine gute Entscheidung über den idealen Kühlkörper treffen.

LED-Kühlkörper-Gehäuse

Ein LED-Kühlkörpergehäuse passt meist zur LED. Es gibt verschiedene Größen und Designs. Zudem hat das Basisteil ein Mittelloch. Das Loch dient für elektrische Gewinde und Anschlussdrähte. Auch ermöglicht das Gehäuse die Montage verschiedener Komponenten.

Wie montiert man einen LED-Kühlkörper?

Zuerst müssen Sie die Pads auf den Aluminiumkühlkörpern dünn machen. So können Sie die LED montieren. Dabei verwenden Sie dünnes Lötzinn.

Dann richten Sie die Kontakte mit den Pads aus und löten sie einzeln. Aber bevor Sie löten, stellen Sie sicher, dass die Kontakte richtig ausgerichtet sind. Anschließend prüfen Sie die Verbindungen mit Ihrem Multimeter. Damit können Sie die Polarität überprüfen.

FAQs

Wie kühlt man einen 30 W LED COB Bulb Chip?

Um dies zu erreichen, wenden Sie die LED-Kühlkörper-Formel an:

θs = (Tj - Ta) - θjc - θb
Pd

Wie viele Kühlkörper brauche ich?

Die Anzahl der benötigten Kühlkörper hängt ausschließlich von der Größe Ihres Projekts ab.

Gibt es eine Alternative zur Kühlkörperkühlung?

Eine andere Option, die Sie versuchen können, ist Zahnpasta. Aber sie eignet sich nicht für eine langfristige Lösung.

Ist Wärme schlecht für LED-Lichter?

In der Realität ist die Lichtausbeute einer LED in kühler Umgebung hoch. Wenn die Temperatur hoch ist, sinkt die Ausbeute. Daher ist es ideal, LED-Lichter in kühlerer Temperatur oder Umgebung zu halten.

Abschließende Worte

Hoffentlich hat Ihnen die Lektüre über den LED-Kühlkörper gefallen. Mittlerweile sollten Sie klar darüber sein, was er ist und welche Bedeutung er hat. Dabei können Sie den Rechner gut nutzen, um den idealen Kühlkörper zu ermitteln. Was haben wir zu diesem Thema vergessen? Haben Sie Vorschläge? Vergessen Sie nicht, uns zu kontaktieren.