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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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