Kuhlung von LEDs durch synthetische Jets

摘要

Lichtemittierende Dioden erschliessen aufgrund ihrer stetig zunehmenden Effizienz permanent neue Einsatzbereiche. In der Fahrzeugbeleuchtung ist ihre Verwendung fur die Signalfunktion Tagfahrlicht sowie in Heckleuchten Stand der Technik und wird gegenwartig um die Hauptfunktionen Abblend- und Fernlicht erweitert. Der erste Scheinwerfer, welcher samtliche Lichtfunktionen durch LEDs abdeckt, wird seit 2008 im Audi R8 eingesetzt. Im April 2010 schliesst sich der Voll-LED-Scheinwerfer im Audi A8 an. Neben diversen Vorteilen gegenuber herkommlichen Lichtquellen bringt die Leuchtdiode die Herausforderung mit sich, dass Lichtausbeute und Lebensdauer mit steigender Sperrschichttemperatur abnehmen und ein Totalausfall der LED bei Uberschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur eintritt. Da annahernd 85% der zugefuhrten elektrischen Leistung in Warme dissipiert, nimmt das Thermomanagement eine wichtige Stellung ein. Um die Funktion der Sicherheitskomponente Scheinwerfer sicherzustellen und eine hohe Effizienz und Lebensdauer der LED zu erreichen, sind daher geeignete Kuhlkonzepte erforderlich. In diesem Artikel werden die bisherigen Erkenntnisse zur gezielten Nutzung sogenannter synthetischer Jets als Alternative zu Luftern zur Kuhlung von LEDs vorgestellt. Zunachst wird das aktuelle Kuhlkonzept, bei dem konventionelle Lufter eingesetzt werden, erlautert. Es folgt die Beschreibung der Bildung synthetischer Jets. Anschliessend werden deren Eigenschaften mit Hilfe numerischer Simulationen und einer Literaturrecherche diskutiert. Daruber hinaus werden eine technische Umsetzung und die Vorteile dieser kommerziell verfugbaren Jet-Lufter aufgezeigt. Schliesslich wird ein Ausblick gegeben, wie dieses Konzept fur die Nutzung im Fahrzeugscheinwerfer uberpruft werden soll.