Kühlkonzept für LEDs Geringer thermischer Widerstand durch Aluminium-Keramik-Substrat

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Ein extrem niedriger thermischer Widerstand und eine hohe Durchschlagsfestigkeit dank eines Aluminium-Keramik-Substrats. Damit lassen sich unter anderem längere Lebensdauern für LEDs erzielen.

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Chip-on-Heat-Sink auf Basis eines Aluminium-Keramik-Substrates lässt sich für LED-Beleuchtungen einsetzen.
Chip-on-Heat-Sink auf Basis eines Aluminium-Keramik-Substrates lässt sich für LED-Beleuchtungen einsetzen.
( Nanotherm)

Elektronische Komponenten wie Bauteile von Netzteilen, Leistungs-LED und thermoelektrische Schaltungen werden im Betrieb heiß. Abhilfe verspricht die auf Basis der Chip-on-Heat-Sink-Technologie entwickelte Nanotherm.

Zum Einsatz kommt ein Dielektrikum mit 75 kV/mm mit einem niedrigen Wärmewiderstand von 0,02 °C/cm²/W. Nanotherm beruht auf einer patentierten Technik , um eine isolierte Keramikschicht aus Aluminiumoxid-Nanokristallen auf Aluminiumkörpern aufzutragen. Dabei lässt sich die Dicke der Keramikschicht mit Toleranzen von einem Mikrometer genau steuern, um Substrate mit genau spezifizierter Durchschlagsfestigkeit und Wärmewiderstand zu produzieren.

Keine Leiterplatte und Klebeschichten

Bei der von Frost & Sullivan ausgezeichneten Implementierung Chip-on-Heat-Sink (CoHS) wird die auf einem Kühlkörper aufgebrachte Nanotherm-Isolierschicht mit einer Metallisierung kombiniert, um eine Kupferschicht mit dem Dielektrikum zu verbinden. So lässt sich der Chip direkt auf dem Kühlkörper montieren. Die Leiterplatte und Klebeschichten, die bei der herkömmlichen Anordnung erforderlich sind und den Wärmeübergang vom Chip zum Kühlkörper behindern, entfallen.

Längere Lebensdauer für LEDs

Frost & Sullivan haben den Wert dieser Technologie für die Hersteller von LED-Beleuchtungen anerkannt und Cambridge Nanotherm mit dem European Thermal Management Solutions for LED Lighting Technology Innovation Award 2013 ausgezeichnet. Grund für die Auszeichnung: Die Betriebstemperatur der LED wird um 22 Grad Celsius verringert. Dadurch kann die LED mit mehr Leistung betrieben werden, um eine höhere Lichtausbeute zu erreichen. Ein Betrieb der LED bei niedrigeren Temperaturen bietet den Kunden außerdem eine höhere Zuverlässigkeit.

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