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OptoelektronikBild 1 links: LED mit Kühlkörper und Reflektor.Bild 2 oben: Die LED-Dies sind über einen thermisch leitenden und elektrischisolierenden Kleber direkt mit dem Aluminiumsubstrat verbunden, was zueiner besseren Wärmeverteilung im Kühlkörper führt.Bild 3 unten: Einfluss unterschiedlicher Linsen auf die Lichtausbeute.Bilder: Citizen/EndrichLeistungsstarke LEDsAnforderungen und Lösungen zur SystemintegrationCitizen Electronics gilt als Pionier und weltweiter Technologieführer im Bereich von High-Power-LEDs und Super-High-Power-LEDs. In Deutschland, Österreich und der Schweiz wird Citizen durch den Spezialdistributor EndrichBauelemente GmbH vertreten. Autor: Albrecht LohrerCitizen präsentierte kürzlich ein komplett überarbeitetesProduktportfolio. Vor allem im Bereich der höheren Leistungsklassenkann der Hersteller nun Applikationen mitsehr hohen Anforderungen bedienen: Der maximale Helligkeitswertbei der CLL050-1825A1 liegt bei 17600 Lumen bei einermaximalen Bestromung von 3 A. Die Helligkeit wird bei dieserLED über 450 einzelne LED-Dies erzeugt. Für diese Helligkeit wirdeine Leistung von etwa 178 W benötigt. LEDs werden insgesamtfür die Beleuchtungstechnik immer wichtiger, dies gilt aber vor allemfür High-Power-LEDs, deren Leistung kontinuierlich steigt.Dies führt dazu, dass – neben Eigenschaften, wie Lebensdauer,Lichtqualität und somit Binning und CRI – die Kühlung immerwichtiger wird.Zur Berechnung eines Kühlkörpers kann Formel 1 verwendetwerden. Während die maximale zulässige SperrschichttemperaturT junctionund Außentemperatur T ambientnur bedingt beeinflussbar sind,muss als Lösungsansatz R thermal totalund P totalmöglichst klein gehaltenwerden, damit ein kleiner und somit auch kostengünstiger Kühlkörperzum Einsatz kommen kann. Eine Reduzierung von P totalkanndurch den Einsatz von effizienten LEDs erreicht werden. Deshalb istes für den Anwender durchaus sinnvoll, eine sehr leistungsstarkeLED unterhalb des Nennstromes zu betreiben, um eine höhere Effi-zienz zu erreichen. Die Citizen-LED CLL050-1825A1 zum Beispielhat bei 500 mA eine Helligkeit von 3600 lm und eine Lichtausbeutevon 145 lm/W. Diese hohe Effizienz eröffnet neue Möglichkeiten fürden Einsatz heller LEDs, sofern keine ausreichende Möglichkeit fürdie notwendige Kühlung besteht: Die fehlende Kühlmöglichkeitwird mit erhöhter Effizienz kompensiert.R thermal totalist der gesamte Wärmewiderstand der einzelnen LED-Dies bis zur Anbindung an den Kühlköper. Als R thermal LEDwird derthermische Widerstand der LED (LED-Dies und LED-Trägermaterial)bezeichnet, als R thermal PCBbezeichnet man den thermischenWiderstand zwischen der LED und dem Kühlkörper. Bild 2 zeigtden schematischen Aufbau. Wichtig ist, den R thermal PCBmöglichstgering zu halten und die LED thermisch gut mit dem Kühlkörperzu verbinden. Wärmeleitfolien mit einem geringen Wärmewiderstandbis 0,09 K/W (so genannte wärmeleitende Acrylfolien) sindhierfür gut geeignet. Endrich bietet solche Folien, angepasst an diejeweiligen LED-Bauformen, an. Je nach Applikation gibt es dazuKühlkörper aus Aluminium oder Keramik. Auch Kupferplatinensind zur Kühlung geeignet, sie dienen dann als Wärmespreizung.Endrich bietet eine weitere Möglichkeit, wie der R thermalPCB-Wertniedrig gehalten werden kann: das Sinterverfahren. Es ermöglichteine direkte Verbindung der High-Power-LED auf einem Alumini-64 elektronik industrie 04/2012www.elektronik-industrie.de