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Kühl durch die Nacht

Integrierte aktive Lüfter-Kühlsysteme machen Voll-LED-Scheinwerfer möglich. Die Wahl des Materials ist dabei entscheidend


Im Automobilbau geht der Trend hin zu Voll-LED Scheinwerfern für Fern- und Abblendlicht. Sie sind kompakt, leuchten hell und arbeiten effizient; ihre Farbtemperatur ähnelt dem Tageslicht und ermüdet daher das Auge des Fahrers nicht. Doch die Hersteller kämpfen mit einer Schwierigkeit: der Wärmeabfuhr. Durch die hohe Leuchtdichte auf kleinster Fläche entsteht Hitze, die den Halbleiter auf Dauer schädigen würde. Überschreitet sie eine bestimmte Grenztemperatur, bricht der Wirkungsgrad der LEDs ein. Die Leuchtkraft schwindet und die Lebensdauer verkürzt sich drastisch. Erst ein von ebm-papst entwickeltes Kühlsystem macht die geforderte Leistung des Voll-LED-Scheinwerfers überhaupt möglich.

Auf die Kugellager kommt es an

Die Lüfter sind direkt in den Scheinwerfer integriert. Der Luftstrom wird auf die Kühlkörper des LED-Felds geblasen. Es entsteht eine turbulente, aber dennoch gezielte Strömung, die für einen effizienten Wärmeabtransport sorgt. Die warme Luft dient zugleich einem guten Zweck: Sie verhindert, dass die Innenseite des Scheinwerfers mit Kondenswasser beschlägt. „Die Lüftung muss bei minus 40 Grad Celsius Starttemperatur in einem kalten Winter genauso gut funktionieren, um Beschlag zu vermeiden, wie bei 120 Grad Höchstbetriebstemperatur, um das System zu kühlen. Es war eine große Herausforderung, ein Schmierfett für das Kugellager zu finden, das diese Temperaturspanne mitmacht und nicht erstarrt oder zerfließt“, sagt Johannes Hirt, Projektleiter für automobile Lüfter. In zahlreichen Versuchen fanden die ebm-papst Ingenieure die optimale Kombination von Kugellagertyp und einem hochspezifischen Fett.

Fit fürs Kfz

Auch ohne Hitze oder Kälte ist das Leben eines Autobauteils hart: Motorenvibration, Schlaglochpisten und Nässe muss es aushalten. Um den Lüfter fit für den Kfz-Einsatz zu machen, setzen die ebm-papst Ingenieure ein spezielles Lüfterlagerungssystem mit kombinierter weicher und harter Aufhängung ein. Es verhindert den sogenannten Rebound-Effekt, bei dem sich Eigen- und Motorenvibration sowie Schläge gegenseitig verstärken. Das Laufspiel von Rotor und Stator bleibt optimal. „Der größte Trumpf ist aber sicher das Material. Wir verwenden einen speziellen Kunststoff. Er ist rissfest, temperaturbeständig, stabil und für filigrane Geometrie geeignet“, berichtet Hirt. „Und er gast kaum aus. Das ist wichtig, denn das könnte die Optik eintrüben.“

Volle Lebensdauer

LED-Lüfter brauchen zudem Ausdauer. „Die Scheinwerfer sind Festkörperbauteile. Schnell mal die Birne wechseln geht nicht“, erklärt Johannes Hirt. Wie etwa das Getriebe sind sie auf die 15-jährige Lebensdauer des Autos ausgelegt. „Die Fahrzeugingenieure zögerten darum lange, einen Lüfter, also ein drehendes und daher potenziell anfälliges Teil, so fest integriert zu verbauen. Erst die ebm-papst Lüfter konnten die Automobilindustrie überzeugen.“

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