Junction-Temperatur unter 85°C halten durch Kühlkörper und Wärmeleitung.

Warum ist Kühlung bei LED wichtig?

LED wandelt nur 30-50% der Energie in Licht um, der Rest wird Wärme. Hohe Temperatur (>85°C Junction) reduziert Lichtausbeute und Lebensdauer drastisch. Faustformel: +10°C = halbe Lebensdauer. Gute Kühlung verdoppelt oder verdreifacht die Lebensdauer.

Was ist Junction-Temperatur Tj?

Tj (Junction-Temperatur) ist die Temperatur am LED-Chip selbst. Sie ist höher als die messbare Gehäusetemperatur. Typische Grenzwerte: Tj max 125-150°C (kurzfristig), empfohlen Tj < 85°C für maximale Lebensdauer. Berechnung über thermischen Widerstand Rth.

Wie berechne ich den Kühlkörper für LED?

Formel: Tj = Ta + (Rth-jc + Rth-ch + Rth-ha) × P. Ta = Umgebungstemperatur, Rth = thermischer Widerstand (K/W), P = Verlustleistung. Kühlkörper so dimensionieren, dass Tj < 85°C bei maximaler Umgebungstemperatur. Sicherheitsmarge 10-15°C einplanen.

LED Thermomanagement

Q: Wie berechne ich den Kühlkörper für LED?

Formel: Tj = Ta + (Rth-jc + Rth-ch + Rth-ha) × P. Ta = Umgebungstemperatur, Rth = thermischer Widerstand (K/W), P = Verlustleistung. Kühlkörper so dimensionieren, dass Tj < 85°C bei maximaler Umgebungstemperatur. Sicherheitsmarge 10-15°C einplanen.

Kühlung für maximale Lebensdauer

LED Thermomanagement

Wie Kühlung die LED-Lebensdauer und Lichtausbeute beeinflusst

Zusammenfassung

Junction-Temperatur Tj < 85°C für maximale Lebensdauer.+10°C = halbe Lebensdauer (Arrhenius-Regel). Kühlung durch:Kühlkörper, Konvektion, Wärmeleitung.

1. Warum ist Wärme kritisch?

LED wandelt nur30-50% der elektrischen Energie in Licht um. Der Rest wird in Wärme umgewandelt. Diese Wärme muss vom LED-Chip abgeführt werden:

Hohe Temperatur bewirkt:

• Reduzierte Lichtausbeute (lm/W)
• Verkürzte Lebensdauer
• Farbverschiebung
• Beschleunigte Alterung

Gute Kühlung bewirkt:

• Maximale Lichtausbeute
• Lange Lebensdauer (50.000h+)
• Stabile Farbtemperatur
• Zuverlässiger Betrieb

Arrhenius-Regel

+10°C = halbe Lebensdauer. Eine LED mit 50.000h bei Tj=75°C hat nur noch 25.000h bei Tj=85°C und nur 12.500h bei Tj=95°C!

2. Junction-Temperatur Tj

DieJunction-Temperatur (Tj) ist die Temperatur direkt am LED-Chip. Sie ist nicht direkt messbar, sondern wird berechnet:

Tj = Ta + (Rth-jc + Rth-ch + Rth-ha) × P

Ta = Umgebungstemperatur | Rth = thermischer Widerstand (K/W) | P = Verlustleistung (W)

Parameter	Bedeutung	Typischer Wert
Rth-jc	Junction → Case (LED-intern)	2-10 K/W
Rth-ch	Case → Heatsink (Interface)	0.5-2 K/W
Rth-ha	Heatsink → Ambient (Kühlkörper)	1-20 K/W

3. Wärmeabführung

Methode	Prinzip	Anwendung
Konduktion	Wärmeleitung durch Material	Kühlkörper, PCB, Gehäuse
Konvektion	Wärmeübertragung an Luft	Passiv (Rippen) / Aktiv (Lüfter)
Strahlung	Infrarot-Abstrahlung	Schwarze Oberflächen, gering

4. Materialien und Wärmeleitfähigkeit

Material	λ (W/m·K)	Anwendung
Kupfer	~400	PCB-Spreader, Premium
Aluminium	~200	Kühlkörper Standard
Keramik (AlN)	~170	LED-Substrate
Wärmeleitpaste	1-5	TIM Interface
FR4 (PCB)	~0.3	Schlechter Wärmeleiter

5. Design-Empfehlungen

Kühlkörper: Ribben-Design für passive Konvektion, Aluminium
PCB: Metal-Core PCB (MCPCB) für High-Power LED
TIM: Wärmeleitpaste/-pad, dünn aufgetragen
Airflow: Luftzirkulation im Gehäuse ermöglichen
Derating: LED nicht bei 100% Strom betreiben (z.B. 80%)

Zusammenfassung

•Tj < 85°C: Für maximale Lebensdauer
•+10°C = halbe Lebensdauer
•Aluminium/Kupfer: Beste Wärmeleiter
•MCPCB: Für High-Power Anwendungen

→ LED Lebensdauer verstehen

LED Thermomanagement

LED Thermomanagement

Zusammenfassung

1. Warum ist Wärme kritisch?

Hohe Temperatur bewirkt:

Gute Kühlung bewirkt:

Arrhenius-Regel

2. Junction-Temperatur Tj

3. Wärmeabführung

4. Materialien und Wärmeleitfähigkeit

5. Design-Empfehlungen

Zusammenfassung

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