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Mario Rechenbach
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Effektives Kühlkörper-Design

Neben den Materialeigenschaften und der Art der Luftführung ist vor allem das Design eines Kühlkörpers entscheidend für eine effiziente Entwärmung. Kalt fließgepresste Stiftkühlkörper aus Reinaluminium für die Kühlung von Hochleistungs-LEDs punkten durch eine besonders große Oberfläche und eine exzellente Wärmeleitfähigkeit.


Kaltfließgepresste Kühlkörper verfügen meist über eine rotationssymmetrische Geometrie; doch es sind auch eckige, ellipsenförmige oder exzentrische Produktformen realisierbar

Im Gegensatz zum Strangpressen, bei dem lediglich Halbzeugstränge erzeugt werden, erlaubt das Kaltfließpressen die Herstellung komplexer Einzelteile, und das aufgrund der hervorragenden Materialausnutzung vor allem bei mittleren und höheren Stückzahlen zu sehr wirtschaftlichen Konditionen. Zudem benötigen die fertigen Bauteile in der Regel keine weitere oder nur eine geringe Nachbearbeitung. Dabei sind neben rotationssymmetrischen Geometrien auch eckige, ellipsenförmige oder exzentrische Produktformen realisierbar.

Kühlkörper für Hochleistungs-LEDs
Dank dieser Vorzüge bietet sich das Verfahren daher für die wirtschaftliche Herstellung komplexer Stift- und Rippenkühlkörper für Hochleistungs-LEDs an. Als Kühlkörpermaterial hat sich Reinaluminium mit einem Aluminiumgehalt von über 99,5 % (DIN EN 1050 und 1070) durchgesetzt. Es besitzt eine exzellente Wärmeleitfähigkeit von > 220 W/mK, die deutlich über der von Aluminiumstrangguss- und -druckgusslegierungen (180 W/mK bzw. 150 W/mK) liegt. Zudem sorgen eine sehr homogene Materialanordnung und eine Gefügestruktur in Richtung des Wärmeflusses für eine schnelle, gleichmäßige Wärmeableitung sowohl an der Kühlkörperbasis als auch an den Stiften bzw. Rippen. Durch die spezielle Stift- bzw. Rippenform sind höhere Strömungsgeschwindigkeiten der Luft als bei extrudierten Rippen möglich. Zusätzlich sorgt eine strömungsbegünstigende Anordnung der Kühlstifte bereits bei natürlicher Konvektion für eine optimale Kühlleistung. Diese liegt dank aller genannten Effekte um 30 % über der Kühlleistung gleichdimensionierter Strangpress- und um 40 % über der vergleichbarer Druckgusskühlkörper.

"Die Rippenstruktur führt zu einer beschleunigten Wärmeableitung. Kalt fließgepresste Stiftkühlkörper können also wesentlich kleiner dimensioniert werden, benötigen weniger Platz und eignen sich daher auch für schwierige Einbausituationen", erklärt Wilfried Schmitz, Geschäftsführer der CTX Thermal Solutions GmbH. Das Nettetaler Unternehmen ist Spezialist auf dem Gebiet applikationsspezifischer Kühllösungen und liefert sowohl passive als auch aktive Kühllösungen für LED-Anwendungen im Innen- und Außenbereich. Dazu zählen neben Standardkühlkörpern vor allem kunden- und projektspezifisch angepasste LED-Kühlungen wie die individuellen Stift- und Rippenkühlkörper. Abhängig von der abzuführenden Wärmemenge können die Stift- bzw. Rippenkühlkörper entweder mit freier oder aber mit erzwungener Konvektion, also in Kombination mit einem Lüfter, eingesetzt werden. Die Montage der Kühlkörper erfolgt wahlweise mittels Verschrauben, Clippen, einer wärmeleitenden Verklebung oder durch Auflöten.


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