LED-Beleuchtung

LED-Beleuchtung, als neue Generation von grünen Lichtquellen, hat eine weite Verbreitung in der straßenbeleuchtung, kommerziellen Beleuchtung, industriellen Beleuchtung und Fahrzeugbeleuchtung aufgrund seiner Vorteile wie hohe Lichtausbeute, geringer Energieverbrauch und lange Lebensdauer. LED-Chips sind jedoch im Wesentlichen Halbleiter-Lichtquellen, deren elektrische Energieausnutzung nicht 100 % beträgt. Etwa 60 % bis 70 % der zugeführten Energie werden in Wärme umgewandelt. Wenn diese Wärme nicht rechtzeitig und effizient abgeführt wird, steigt die Sperrschichttemperatur an, was zu einer verringerten Lichtausbeute, beschleunigtem Lichtabfall, Farbtemperaturdrift und sogar zum vollständigen Ausfall der Lichtquelle führt. Diese Probleme beeinträchtigen die Lebensdauer der Leuchte und das Benutzererlebnis erheblich. Daher ist das thermische Management-System ein entscheidender Bestandteil bei der Konstruktion von LED-Leuchten und bestimmt direkt die Produktleistung und Zuverlässigkeit.

Zu den Hauptproblemen beim thermischen Management von LED-Beleuchtung gehören: die kompakte Bauform und die hohe thermische Leistungsdichte von LED-Chips, die Wärme konzentrieren und schnelle transiente Reaktionen aufweisen, was eine rasche Wärmeableitung erfordert; begrenzte Abmessungen der Leuchten – insbesondere bei Innenbeleuchtung und Automobilanwendungen – schränken den verfügbaren Platz für Kühlkörper ein; Außenleuchten müssen gleichzeitig Anforderungen an Wasserdichtigkeit, Staubdichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit und UV-Schutz erfüllen, was die Konstruktion weiter erschwert. Nehmen wir die Straßenbeleuchtung als Beispiel: Leuchten müssen über längere Zeiträume hinweg stabil bei Temperaturen von -40 °C bis +50 °C betrieben werden können, was Kühlkörper erfordert, die hohe Wärmeleitfähigkeit mit außergewöhnlicher Witterungsbeständigkeit kombinieren.

Für Leuchten in verschiedenen Leistungsbereichen können unterschiedliche Lösungen für das thermische Management gewählt werden. LED-Lampen mit geringer Leistung können einen einfachen Aluminiumträger mit gestanzten Kühlrippen verwenden, was kostengünstig ist; Downlights mit mittlerer bis hoher Leistung, Industrie-/Grubenleuchten und Flutlichter setzen überwiegend stranggepresste oder kaltgeschmiedete Kühlkörper ein, um eine größere Oberfläche und einen niedrigeren Wärmewiderstand zu erzielen. Bei Hochleistungs-Straßenleuchten oder Bühnenbeleuchtung werden häufig Wärmerohr- oder Wärmeverteilplattentechnologien integriert, um die Wärme schnell an den Rippenkörper abzuleiten und über natürliche Konvektion oder Zwangsluftkühlung abzuführen. Skived-Fin-Kühlkörper zeichnen sich durch hohe Rippendichte und überlegene thermische Effizienz aus und eignen sich daher für anspruchsvolle thermische Anforderungen. Druckgusskühlkörper, die als Einheit mit dem Leuchtenkörper verbunden sind, bieten eine Balance zwischen Ästhetik und struktureller Integrität und sind daher eine gängige Wahl für die Außenbeleuchtung.

Die Oberflächenbehandlung ist ebenso entscheidend. Anodi z ung, Sandstrahlen oder Pulverbeschichtung verbessern nicht nur die optische Anmutung, sondern erhöhen auch deutlich die Korrosionsbeständigkeit und verlängern so die Einsatzdauer im Außenbereich. Für stark korrosive Umgebungen wie Küstenregionen oder chemische Betriebe werden Harteloxieren z ung oder Fluorkohlenstoff-Beschichtungsverfahren empfohlen. Bei der Konstruktion muss zudem sichergestellt werden, dass Konvektionswege ungehindert bleiben, der Luftwiderstand minimiert wird z und eine Ansammlung von Staub vermieden wird, die die thermische Leistung beeinträchtigt.