ebm-papst hat speziell f\u00fcr die markt\u00ad\u00fcb\u00adli\u00adchen Bauformen der neuen, leis\u00adtungs\u00adstarken LEDs eine Serie aktiver Kompakt\u00adk\u00fch\u00adlung entwi\u00adckelt.<\/p><\/blockquote>\n
So k\u00f6nnen einer\u00adseits v\u00f6llig neue Design\u00adva\u00adri\u00adanten reali\u00adsiert und ande\u00adrer\u00adseits die Wartung auch komplexer Beleuch\u00adtungs\u00adan\u00adlagen, z. B. in Museen, Thea\u00adtern, Kult\u00adst\u00e4tten, Lager\u00adhallen, Stra\u00ad\u00dfen\u00adlampen oder Stadien, auf ein Minimum redu\u00adziert werden (Header-Bild). Die Aktiv\u00adk\u00fch\u00adlung \u00f6ffnet damit neue Hori\u00adzonte f\u00fcr die effi\u00adzi\u00adente LED-Licht\u00adtechnik.<\/p>\n
Die Wahl der rich\u00adtigen Leucht\u00admittel<\/h2>\n
Das rich\u00adtige Licht bestimmt ma\u00dfgeb\u00adlich, wie wir die Welt wahr\u00adnehmen. Nicht umsonst gibt es den Beruf des Beleuch\u00adters, der Dinge \u201eins rich\u00adtige Licht setzt\u201c. Doch bei der Wahl der rich\u00adtigen Leucht\u00admittel wird es auch f\u00fcr Fach\u00adleute oft schwierig. Idea\u00adler\u00adweise ist ein Leucht\u00admittel univer\u00adsell einsetzbar, ben\u00f6\u00adtigt dabei wenig Platz und Strom. CoB-Leuchten (Chip on Board) erf\u00fcllen eine ganze Palette der einschl\u00e4\u00adgigen Forde\u00adrungen. Ihr Halb\u00adlei\u00adter\u00adchip muss aber gezielt gek\u00fchlt werden, um Lebens\u00addauer und Farb\u00adtreue zu erhalten. ebm-papst hat daher speziell f\u00fcr die markt\u00ad\u00fcb\u00adli\u00adchen Bauformen der neuen, leis\u00adtungs\u00adstarken LEDs eine Serie aktiver Kompakt\u00adk\u00fch\u00adlung entwi\u00adckelt, die den Anfor\u00adde\u00adrungen der CoBs entspricht. Sie spart Platz und erlaubt v\u00f6llig neue Beleuch\u00adtungs\u00adm\u00f6g\u00adlich\u00adkeiten.<\/p>\n
LED-Leucht\u00admittel \u2013 kompakt und effi\u00adzient?<\/h2>\n![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2017\/10\/LED-Lebensdauer-Vorhersage-450x335.jpg\")
Bild 2: Die Lebens\u00addauer der LED ist wesent\u00adlich von der Tempe\u00adratur abh\u00e4ngig, weshalb die gezielte Abfuhr der W\u00e4rme beson\u00adders wichtig ist.<\/p><\/div><\/div>\n
Geht man bei CoB-Leucht\u00admit\u00adteln ins Detail, so ergeben sich schnell Probleme (Bild 2). Als Halb\u00adleiter darf ein LED-Chip nur bis zu einer vorge\u00adge\u00adbenen Sperr\u00adschicht-Tempe\u00adratur betrieben werden. Steigt die Tempe\u00adratur dar\u00fcber, macht LED in k\u00fcrzester Zeit Probleme. Dazu geh\u00f6rt zum Beispiel die Verschlech\u00adte\u00adrung des CRI (color rende\u00adring index = Farb\u00adwie\u00adder\u00adga\u00adbe\u00adindex), der Effi\u00adzienz und vor allem einer Verk\u00fcr\u00adzung der Lebens\u00addauer.<\/p>\n
Doch auch schon bei nied\u00adri\u00adgeren Tempe\u00adra\u00adturen altert das Mate\u00adrial schnell, die Leucht\u00addichte und Effi\u00adzienz sinken, das Farb\u00adspek\u00adtrum verschiebt sich \u2013 kurz, die nutz\u00adbare Lebens\u00addauer sinkt. Trotz hohem Wirkungs\u00adgrad sind die Abw\u00e4rme der LED-Fl\u00e4chen und die hohe Leis\u00adtungs\u00addichte der LED Licht\u00adquelle beacht\u00adlich. Diese W\u00e4rme\u00admenge muss gezielt abge\u00adf\u00fchrt werden, entweder durch konven\u00adtio\u00adnelle (oft \u00fcber\u00addi\u00admen\u00adsio\u00adnale) passive K\u00fchlung oder \u00fcber gezielte aktive W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr (vgl. Kasten).<\/p>\n
![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2017\/10\/cooling-LED-compact-build-450x417.jpg\")
Bild 3: Aktive K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen \u00fcber\u00adzeugen auch durch ihre kompakte Bauweise.<\/p><\/div><\/div>\n
Grund\u00ads\u00e4tz\u00adlich ist dabei Folgendes zu ber\u00fcck\u00adsich\u00adtigen: Energie (W\u00e4rme) flie\u00dft immer von hei\u00df nach kalt. Bei K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen z\u00e4hlt der Gesamt\u00adw\u00e4r\u00adme\u00adwi\u00adder\u00adstand, also die Summe der einzelnen W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adg\u00e4nge. Hier zeigt sich dann schon ein wesent\u00adli\u00adcher Unter\u00adschied zwischen passivem und aktivem K\u00fchl\u00adkon\u00adzept: Der \u201eK\u00fchlungsweg\u201c LED-Chip \u2013 Tr\u00e4ger \u2013 K\u00fchl\u00adk\u00f6rper \u2013 Luft ist zwar immer gleich, der Mate\u00adri\u00adal\u00adein\u00adsatz f\u00fcr die gleiche Entw\u00e4r\u00adme\u00adleis\u00adtung vari\u00adiert jedoch stark. Denn je mehr Mate\u00adrial ben\u00f6\u00adtigt wird, desto gr\u00f6\u00dfer ist der ben\u00f6\u00adtigte K\u00fchl\u00adk\u00f6rper.<\/p>\n
Klei\u00adnere LEDs bei glei\u00adcher Leis\u00adtung und passiver K\u00fchlung ergeben noch keine klei\u00adneren Leuchten, denn sie ben\u00f6\u00adtigen gro\u00dfe K\u00fchl\u00adk\u00f6rper, da der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang zur Luft der begren\u00adzende Faktor f\u00fcr den W\u00e4rme\u00adtransfer ist. Passiv gek\u00fchlte LEDs ben\u00f6\u00adtigen daher einen hohen Mate\u00adri\u00adal\u00adein\u00adsatz und sind also meist weder kompakt noch umwelt\u00adscho\u00adnend. Hier k\u00f6nnen Aktiv-K\u00fchl\u00adkon\u00adzepte gleich mit mehreren Vorteilen aufwarten (Bild 3).<\/p>\n
Zukunfts\u00adsi\u00adchere Aktiv\u00adk\u00fch\u00adlung<\/h2>\n![](\"https:\/\/ebmpapst-7237.kxcdn.com\/de\/files\/2017\/10\/active-cooling-LED-compact-450x254.jpg\")
Bild 4: K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter k\u00f6nnen zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint werden, was die Montage erleich\u00adtert.<\/p><\/div><\/div>\n
Da der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang vom K\u00fchl\u00adk\u00f6rper zu Luft der Haupt\u00adwi\u00adder\u00adstand bei der Ener\u00adgie\u00adab\u00adfuhr ist, kann man hier auch die gr\u00f6\u00dften K\u00fchl\u00adre\u00adserven frei\u00adsetzen. Wesent\u00adli\u00adches Merkmal der aktiven K\u00fchlung ist die gezielte Luft\u00adzu\u00adf\u00fch\u00adrung zum K\u00fchl\u00adk\u00f6rper. Am K\u00fchl\u00adk\u00f6rper wird daf\u00fcr eine erzwun\u00adgene Konvek\u00adtion oder genauer gesagt eine turbu\u00adlente Str\u00f6\u00admung erzeugt, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang von der ther\u00admi\u00adschen Masse des K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers selbst zum Luft\u00adre\u00adser\u00advoir, welches den Leucht\u00adk\u00f6rper umgibt, erheb\u00adlich verbes\u00adsert.<\/p>\n
In der Regel arbeitet ein System wie folgt: Die kleine, hoch belas\u00adtete LED wird mit W\u00e4rme\u00adleit\u00adpaste an einen K\u00fchl\u00adk\u00f6rper befes\u00adtigt. Dieser ist wegen der wesent\u00adlich gerin\u00adgeren ther\u00admi\u00adschen Best\u00e4n\u00addig\u00adkeit, die eine gr\u00f6\u00dfere W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adtra\u00adgung von der LED in den Leucht\u00adk\u00f6rper erm\u00f6g\u00adlicht, vier- bis sechsmal kleiner und tr\u00e4gt den L\u00fcfter, der f\u00fcr kalte Frisch\u00adluft sorgt. Die Spezia\u00adlisten f\u00fcr Elek\u00adtronik\u00adk\u00fch\u00adlung aus St. Georgen haben jetzt K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint, was die Montage erleich\u00adtert (Bild 4). Die klei\u00adnere Bauform spart neben Mate\u00adrial auch Gewicht, und der gezielte Luft\u00adstrom sorgt zus\u00e4tz\u00adlich noch daf\u00fcr, dass Abla\u00adge\u00adrungen wie Staub, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang verschlech\u00adtern k\u00f6nnen, erst gar nicht anhaften.<\/p>\n
Zuver\u00adl\u00e4ssig, unh\u00f6rbar, lang\u00adlebig<\/h2>\n
Setzt man die Anfor\u00adde\u00adrungen um, die die moderne Beleuch\u00adtungs\u00adtechnik von LED-Leuchten fordert und opti\u00admiert das so gefun\u00addene Konzept \u00fcber Simu\u00adla\u00adti\u00adons\u00adpro\u00adgramme mit mate\u00adri\u00adal\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen, aero\u00addy\u00adna\u00admi\u00adschen und antriebs\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Details, so lassen sich selbst auf kleinstem Raum effi\u00adzi\u00adente, zuver\u00adl\u00e4s\u00adsige K\u00fchl\u00admo\u00addule aufbauen. Die rund sechsmal klei\u00adneren Abmes\u00adsungen im Vergleich zu einer passiven K\u00fchlung spre\u00adchen schon f\u00fcr sich. Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p>\n
Die meisten Menschen k\u00f6nnen Ger\u00e4u\u00adsche erst ab etwa 12\u2009dB(A) wahr\u00adnehmen, die einge\u00adsetzten L\u00fcfter errei\u00adchen Werte zwischen 7 und 19 dB(A), w\u00e4hrend vergleich\u00adbare L\u00fcfter am Markt erst ab 18 dB(A) und aufw\u00e4rts erh\u00e4lt\u00adlich sind. Zum Vergleich: Der Ger\u00e4usch\u00adpegel in einem B\u00fcro liegt bei ca. 35 dB(A), die Module sind also selbst in Museen oder Thea\u00adtern nicht h\u00f6rbar. Der Strom\u00adver\u00adbrauch des L\u00fcfters betr\u00e4gt dabei zwischen 0,18 und 1,1 W bei 12 VDC. Damit k\u00f6nnen die Module zwischen 38 und 200 W Abw\u00e4rme sicher abf\u00fchren.<\/p>\n
Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p><\/blockquote>\n
Je nach Leis\u00adtungs\u00adklasse haben die runden und quadra\u00adti\u00adschen axialen Kompakt\u00adl\u00fcfter einen Durch\u00admesser bzw. eine Seiten\u00adl\u00e4nge von 40, 50, 60, 80 oder 92 bzw. 119 mm bei einer Bauh\u00f6he zwischen 10 und 25 mm. Bei Radi\u00adal\u00adl\u00fcf\u00adtern, mit einer Luft\u00adum\u00adlen\u00adkung um 90\u00b0, betragen die Ma\u00dfe 51, 76 oder 97 mm bei einer H\u00f6he von 15 bis 33 mm. Gegen\u00ad\u00fcber in der K\u00fchl\u00adleis\u00adtung vergleich\u00adbaren passiven K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen, sind damit 50 bis 100\u2009\u2009% h\u00f6here Leucht\u00adst\u00e4rken bei glei\u00adcher Baugr\u00f6\u00dfe m\u00f6glich. Ein sehr posi\u00adtiver Nutzen der gezielten aktiven K\u00fchlung ist die mit der nied\u00adrigen Tempe\u00adratur einher\u00adge\u00adhende Farb\u00adtreue der LED-Reihe. Gerade in Museen ist ein hoher Farb\u00adwie\u00adder\u00adga\u00adbe\u00adindex (CRI) wesent\u00adlich, um die erhellten Gegen\u00adst\u00e4nde im rich\u00adtigen Licht zu sehen.<\/p>\n
Da die K\u00fchl\u00admo\u00addule f\u00fcr den welt\u00adweiten wartungs\u00adfreien Einsatz entwi\u00adckelt wurden, ist ihre Lebens\u00addauer denen der CoB-Licht\u00adquellen ange\u00adpasst. Bei 40\u2009\u00b0C liegt der Wert bei 87.500 bis 97.500 h, also rund 10 Jahre; bei 20\u2009\u00b0C Umge\u00adbungs\u00adtem\u00adpe\u00adratur verdop\u00adpelt sich die Lebens\u00addauer und kann damit die LED selbst \u00fcber\u00adtreffen. Die Tech\u00adno\u00adlogie von ebm-papst ber\u00fcck\u00adsich\u00adtigt zus\u00e4tz\u00adlich ein umwelt\u00adfreund\u00adli\u00adches und umfas\u00adsendes Lebens\u00addau\u00ader\u00adkon\u00adzept f\u00fcr die Entwick\u00adlung, Ferti\u00adgung, Betrieb und Entsor\u00adgung.<\/p>\n
Moderne Kompakt\u00admo\u00addule f\u00fcr die aktive LED-K\u00fchlung erlauben dank kleiner Ma\u00dfe v\u00f6llig neue Leucht\u00adkon\u00adzepte, verk\u00fcrzen durch die chip\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Module\/Bauformen die Time-to-Market f\u00fcr die Kunden dras\u00adtisch und verbes\u00adsern die Umwelt\u00adbi\u00adlanz der einge\u00adsetzten Beleuch\u00adtungs\u00adkon\u00adzepte aufgrund des geringen Wartungs\u00adauf\u00adwandes.<\/p>\n
\nGrund\u00adlagen der Aktiv-K\u00fchlung<\/h2>\n
Der f\u00fcr die W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr wich\u00adtige W\u00e4rme\u00fcbergangsko\u00adeffizient beschreibt die F\u00e4hig\u00adkeit der Luft, Energie von der Ober\u00adfl\u00e4che eines K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers abzu\u00adf\u00fchren. Er h\u00e4ngt unter anderem ab von der Luft\u00addichte und den W\u00e4rme\u00adleit\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzi\u00adenten des w\u00e4rme\u00adab\u00adf\u00fch\u00adrenden Mate\u00adrials sowie der Luft. Die Berech\u00adnung des Koef\u00adfi\u00adzi\u00adenten f\u00fcr W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung geschieht meist \u00fcber den Tempe\u00adra\u00adtur\u00adun\u00adter\u00adschied der betei\u00adligten Medien. Der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgangs\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzient ist im Gegen\u00adsatz zur W\u00e4rme\u00adleit\u00adf\u00e4\u00adhig\u00adkeit keine Mate\u00adri\u00adal\u00adkon\u00adstante, sondern stark abh\u00e4ngig von der Str\u00f6\u00admungs\u00adge\u00adschwin\u00addig\u00adkeit bzw. der Art der Str\u00f6\u00admung (laminar oder turbu\u00adlent) sowie den geome\u00adtri\u00adschen Verh\u00e4lt\u00adnissen und der Ober\u00adfl\u00e4\u00adchen\u00adbe\u00adschaf\u00adfen\u00adheit. Das nutzt die aktive K\u00fchlung zu effi\u00adzi\u00aden\u00adteren W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr.<\/p>\n
Bei lami\u00adnarer Str\u00f6\u00admung bewegt sich die Luft n\u00e4he\u00adrungs\u00adweise in paral\u00adlelen Schichten. Die W\u00e4rme wird zwischen den Schichten nur durch die sehr lang\u00adsame W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung trans\u00adpor\u00adtiert. Bei der turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung hingegen ergibt sich eine inten\u00adsive Verwir\u00adbe\u00adlung und Umschich\u00adtung. Es entsteht eine fast perfekte Vermi\u00adschung des Luft\u00adstroms. Der W\u00e4rme\u00adtrans\u00adport in so einer turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung ist damit erheb\u00adlich effi\u00adzi\u00adenter als bei der lami\u00adnaren Str\u00f6\u00admung, wie sie bei der passiven K\u00fchlung vorherrscht (Bild 5). Als Alltags\u00adbei\u00adspiel kann z.B. ein kleiner F\u00f6hn durch eine turbu\u00adlente Gebl\u00e4\u00adse\u00adstr\u00f6\u00admung rund 1,0-1,5 kW abgeben. Eine elek\u00adtri\u00adsche Konvek\u00adti\u00adons\u00adhei\u00adzung dagegen mit 1,5 kW ben\u00f6\u00adtigt aufgrund der weit\u00adge\u00adhend lami\u00adnaren Anstr\u00f6\u00admung bei glei\u00adcher Leis\u00adtung eine erheb\u00adlich gr\u00f6\u00dfere Bauform.<\/p>\n
Bild 2: Die Lebens\u00addauer der LED ist wesent\u00adlich von der Tempe\u00adratur abh\u00e4ngig, weshalb die gezielte Abfuhr der W\u00e4rme beson\u00adders wichtig ist.<\/p><\/div><\/div>\n
Geht man bei CoB-Leucht\u00admit\u00adteln ins Detail, so ergeben sich schnell Probleme (Bild 2). Als Halb\u00adleiter darf ein LED-Chip nur bis zu einer vorge\u00adge\u00adbenen Sperr\u00adschicht-Tempe\u00adratur betrieben werden. Steigt die Tempe\u00adratur dar\u00fcber, macht LED in k\u00fcrzester Zeit Probleme. Dazu geh\u00f6rt zum Beispiel die Verschlech\u00adte\u00adrung des CRI (color rende\u00adring index = Farb\u00adwie\u00adder\u00adga\u00adbe\u00adindex), der Effi\u00adzienz und vor allem einer Verk\u00fcr\u00adzung der Lebens\u00addauer.<\/p>\n
Doch auch schon bei nied\u00adri\u00adgeren Tempe\u00adra\u00adturen altert das Mate\u00adrial schnell, die Leucht\u00addichte und Effi\u00adzienz sinken, das Farb\u00adspek\u00adtrum verschiebt sich \u2013 kurz, die nutz\u00adbare Lebens\u00addauer sinkt. Trotz hohem Wirkungs\u00adgrad sind die Abw\u00e4rme der LED-Fl\u00e4chen und die hohe Leis\u00adtungs\u00addichte der LED Licht\u00adquelle beacht\u00adlich. Diese W\u00e4rme\u00admenge muss gezielt abge\u00adf\u00fchrt werden, entweder durch konven\u00adtio\u00adnelle (oft \u00fcber\u00addi\u00admen\u00adsio\u00adnale) passive K\u00fchlung oder \u00fcber gezielte aktive W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr (vgl. Kasten).<\/p>\n
Bild 3: Aktive K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen \u00fcber\u00adzeugen auch durch ihre kompakte Bauweise.<\/p><\/div><\/div>\n
Grund\u00ads\u00e4tz\u00adlich ist dabei Folgendes zu ber\u00fcck\u00adsich\u00adtigen: Energie (W\u00e4rme) flie\u00dft immer von hei\u00df nach kalt. Bei K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen z\u00e4hlt der Gesamt\u00adw\u00e4r\u00adme\u00adwi\u00adder\u00adstand, also die Summe der einzelnen W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adg\u00e4nge. Hier zeigt sich dann schon ein wesent\u00adli\u00adcher Unter\u00adschied zwischen passivem und aktivem K\u00fchl\u00adkon\u00adzept: Der \u201eK\u00fchlungsweg\u201c LED-Chip \u2013 Tr\u00e4ger \u2013 K\u00fchl\u00adk\u00f6rper \u2013 Luft ist zwar immer gleich, der Mate\u00adri\u00adal\u00adein\u00adsatz f\u00fcr die gleiche Entw\u00e4r\u00adme\u00adleis\u00adtung vari\u00adiert jedoch stark. Denn je mehr Mate\u00adrial ben\u00f6\u00adtigt wird, desto gr\u00f6\u00dfer ist der ben\u00f6\u00adtigte K\u00fchl\u00adk\u00f6rper.<\/p>\n
Klei\u00adnere LEDs bei glei\u00adcher Leis\u00adtung und passiver K\u00fchlung ergeben noch keine klei\u00adneren Leuchten, denn sie ben\u00f6\u00adtigen gro\u00dfe K\u00fchl\u00adk\u00f6rper, da der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang zur Luft der begren\u00adzende Faktor f\u00fcr den W\u00e4rme\u00adtransfer ist. Passiv gek\u00fchlte LEDs ben\u00f6\u00adtigen daher einen hohen Mate\u00adri\u00adal\u00adein\u00adsatz und sind also meist weder kompakt noch umwelt\u00adscho\u00adnend. Hier k\u00f6nnen Aktiv-K\u00fchl\u00adkon\u00adzepte gleich mit mehreren Vorteilen aufwarten (Bild 3).<\/p>\n
Zukunfts\u00adsi\u00adchere Aktiv\u00adk\u00fch\u00adlung<\/h2>\nBild 4: K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter k\u00f6nnen zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint werden, was die Montage erleich\u00adtert.<\/p><\/div><\/div>\n
Da der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang vom K\u00fchl\u00adk\u00f6rper zu Luft der Haupt\u00adwi\u00adder\u00adstand bei der Ener\u00adgie\u00adab\u00adfuhr ist, kann man hier auch die gr\u00f6\u00dften K\u00fchl\u00adre\u00adserven frei\u00adsetzen. Wesent\u00adli\u00adches Merkmal der aktiven K\u00fchlung ist die gezielte Luft\u00adzu\u00adf\u00fch\u00adrung zum K\u00fchl\u00adk\u00f6rper. Am K\u00fchl\u00adk\u00f6rper wird daf\u00fcr eine erzwun\u00adgene Konvek\u00adtion oder genauer gesagt eine turbu\u00adlente Str\u00f6\u00admung erzeugt, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang von der ther\u00admi\u00adschen Masse des K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers selbst zum Luft\u00adre\u00adser\u00advoir, welches den Leucht\u00adk\u00f6rper umgibt, erheb\u00adlich verbes\u00adsert.<\/p>\n
In der Regel arbeitet ein System wie folgt: Die kleine, hoch belas\u00adtete LED wird mit W\u00e4rme\u00adleit\u00adpaste an einen K\u00fchl\u00adk\u00f6rper befes\u00adtigt. Dieser ist wegen der wesent\u00adlich gerin\u00adgeren ther\u00admi\u00adschen Best\u00e4n\u00addig\u00adkeit, die eine gr\u00f6\u00dfere W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adtra\u00adgung von der LED in den Leucht\u00adk\u00f6rper erm\u00f6g\u00adlicht, vier- bis sechsmal kleiner und tr\u00e4gt den L\u00fcfter, der f\u00fcr kalte Frisch\u00adluft sorgt. Die Spezia\u00adlisten f\u00fcr Elek\u00adtronik\u00adk\u00fch\u00adlung aus St. Georgen haben jetzt K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint, was die Montage erleich\u00adtert (Bild 4). Die klei\u00adnere Bauform spart neben Mate\u00adrial auch Gewicht, und der gezielte Luft\u00adstrom sorgt zus\u00e4tz\u00adlich noch daf\u00fcr, dass Abla\u00adge\u00adrungen wie Staub, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang verschlech\u00adtern k\u00f6nnen, erst gar nicht anhaften.<\/p>\n
Zuver\u00adl\u00e4ssig, unh\u00f6rbar, lang\u00adlebig<\/h2>\n
Setzt man die Anfor\u00adde\u00adrungen um, die die moderne Beleuch\u00adtungs\u00adtechnik von LED-Leuchten fordert und opti\u00admiert das so gefun\u00addene Konzept \u00fcber Simu\u00adla\u00adti\u00adons\u00adpro\u00adgramme mit mate\u00adri\u00adal\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen, aero\u00addy\u00adna\u00admi\u00adschen und antriebs\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Details, so lassen sich selbst auf kleinstem Raum effi\u00adzi\u00adente, zuver\u00adl\u00e4s\u00adsige K\u00fchl\u00admo\u00addule aufbauen. Die rund sechsmal klei\u00adneren Abmes\u00adsungen im Vergleich zu einer passiven K\u00fchlung spre\u00adchen schon f\u00fcr sich. Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p>\n
Die meisten Menschen k\u00f6nnen Ger\u00e4u\u00adsche erst ab etwa 12\u2009dB(A) wahr\u00adnehmen, die einge\u00adsetzten L\u00fcfter errei\u00adchen Werte zwischen 7 und 19 dB(A), w\u00e4hrend vergleich\u00adbare L\u00fcfter am Markt erst ab 18 dB(A) und aufw\u00e4rts erh\u00e4lt\u00adlich sind. Zum Vergleich: Der Ger\u00e4usch\u00adpegel in einem B\u00fcro liegt bei ca. 35 dB(A), die Module sind also selbst in Museen oder Thea\u00adtern nicht h\u00f6rbar. Der Strom\u00adver\u00adbrauch des L\u00fcfters betr\u00e4gt dabei zwischen 0,18 und 1,1 W bei 12 VDC. Damit k\u00f6nnen die Module zwischen 38 und 200 W Abw\u00e4rme sicher abf\u00fchren.<\/p>\n
Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p><\/blockquote>\n
Je nach Leis\u00adtungs\u00adklasse haben die runden und quadra\u00adti\u00adschen axialen Kompakt\u00adl\u00fcfter einen Durch\u00admesser bzw. eine Seiten\u00adl\u00e4nge von 40, 50, 60, 80 oder 92 bzw. 119 mm bei einer Bauh\u00f6he zwischen 10 und 25 mm. Bei Radi\u00adal\u00adl\u00fcf\u00adtern, mit einer Luft\u00adum\u00adlen\u00adkung um 90\u00b0, betragen die Ma\u00dfe 51, 76 oder 97 mm bei einer H\u00f6he von 15 bis 33 mm. Gegen\u00ad\u00fcber in der K\u00fchl\u00adleis\u00adtung vergleich\u00adbaren passiven K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen, sind damit 50 bis 100\u2009\u2009% h\u00f6here Leucht\u00adst\u00e4rken bei glei\u00adcher Baugr\u00f6\u00dfe m\u00f6glich. Ein sehr posi\u00adtiver Nutzen der gezielten aktiven K\u00fchlung ist die mit der nied\u00adrigen Tempe\u00adratur einher\u00adge\u00adhende Farb\u00adtreue der LED-Reihe. Gerade in Museen ist ein hoher Farb\u00adwie\u00adder\u00adga\u00adbe\u00adindex (CRI) wesent\u00adlich, um die erhellten Gegen\u00adst\u00e4nde im rich\u00adtigen Licht zu sehen.<\/p>\n
Da die K\u00fchl\u00admo\u00addule f\u00fcr den welt\u00adweiten wartungs\u00adfreien Einsatz entwi\u00adckelt wurden, ist ihre Lebens\u00addauer denen der CoB-Licht\u00adquellen ange\u00adpasst. Bei 40\u2009\u00b0C liegt der Wert bei 87.500 bis 97.500 h, also rund 10 Jahre; bei 20\u2009\u00b0C Umge\u00adbungs\u00adtem\u00adpe\u00adratur verdop\u00adpelt sich die Lebens\u00addauer und kann damit die LED selbst \u00fcber\u00adtreffen. Die Tech\u00adno\u00adlogie von ebm-papst ber\u00fcck\u00adsich\u00adtigt zus\u00e4tz\u00adlich ein umwelt\u00adfreund\u00adli\u00adches und umfas\u00adsendes Lebens\u00addau\u00ader\u00adkon\u00adzept f\u00fcr die Entwick\u00adlung, Ferti\u00adgung, Betrieb und Entsor\u00adgung.<\/p>\n
Moderne Kompakt\u00admo\u00addule f\u00fcr die aktive LED-K\u00fchlung erlauben dank kleiner Ma\u00dfe v\u00f6llig neue Leucht\u00adkon\u00adzepte, verk\u00fcrzen durch die chip\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Module\/Bauformen die Time-to-Market f\u00fcr die Kunden dras\u00adtisch und verbes\u00adsern die Umwelt\u00adbi\u00adlanz der einge\u00adsetzten Beleuch\u00adtungs\u00adkon\u00adzepte aufgrund des geringen Wartungs\u00adauf\u00adwandes.<\/p>\n
\nGrund\u00adlagen der Aktiv-K\u00fchlung<\/h2>\n
Der f\u00fcr die W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr wich\u00adtige W\u00e4rme\u00fcbergangsko\u00adeffizient beschreibt die F\u00e4hig\u00adkeit der Luft, Energie von der Ober\u00adfl\u00e4che eines K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers abzu\u00adf\u00fchren. Er h\u00e4ngt unter anderem ab von der Luft\u00addichte und den W\u00e4rme\u00adleit\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzi\u00adenten des w\u00e4rme\u00adab\u00adf\u00fch\u00adrenden Mate\u00adrials sowie der Luft. Die Berech\u00adnung des Koef\u00adfi\u00adzi\u00adenten f\u00fcr W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung geschieht meist \u00fcber den Tempe\u00adra\u00adtur\u00adun\u00adter\u00adschied der betei\u00adligten Medien. Der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgangs\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzient ist im Gegen\u00adsatz zur W\u00e4rme\u00adleit\u00adf\u00e4\u00adhig\u00adkeit keine Mate\u00adri\u00adal\u00adkon\u00adstante, sondern stark abh\u00e4ngig von der Str\u00f6\u00admungs\u00adge\u00adschwin\u00addig\u00adkeit bzw. der Art der Str\u00f6\u00admung (laminar oder turbu\u00adlent) sowie den geome\u00adtri\u00adschen Verh\u00e4lt\u00adnissen und der Ober\u00adfl\u00e4\u00adchen\u00adbe\u00adschaf\u00adfen\u00adheit. Das nutzt die aktive K\u00fchlung zu effi\u00adzi\u00aden\u00adteren W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr.<\/p>\n
Bei lami\u00adnarer Str\u00f6\u00admung bewegt sich die Luft n\u00e4he\u00adrungs\u00adweise in paral\u00adlelen Schichten. Die W\u00e4rme wird zwischen den Schichten nur durch die sehr lang\u00adsame W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung trans\u00adpor\u00adtiert. Bei der turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung hingegen ergibt sich eine inten\u00adsive Verwir\u00adbe\u00adlung und Umschich\u00adtung. Es entsteht eine fast perfekte Vermi\u00adschung des Luft\u00adstroms. Der W\u00e4rme\u00adtrans\u00adport in so einer turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung ist damit erheb\u00adlich effi\u00adzi\u00adenter als bei der lami\u00adnaren Str\u00f6\u00admung, wie sie bei der passiven K\u00fchlung vorherrscht (Bild 5). Als Alltags\u00adbei\u00adspiel kann z.B. ein kleiner F\u00f6hn durch eine turbu\u00adlente Gebl\u00e4\u00adse\u00adstr\u00f6\u00admung rund 1,0-1,5 kW abgeben. Eine elek\u00adtri\u00adsche Konvek\u00adti\u00adons\u00adhei\u00adzung dagegen mit 1,5 kW ben\u00f6\u00adtigt aufgrund der weit\u00adge\u00adhend lami\u00adnaren Anstr\u00f6\u00admung bei glei\u00adcher Leis\u00adtung eine erheb\u00adlich gr\u00f6\u00dfere Bauform.<\/p>\n
Bild 4: K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter k\u00f6nnen zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint werden, was die Montage erleich\u00adtert.<\/p><\/div><\/div>\n
Da der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang vom K\u00fchl\u00adk\u00f6rper zu Luft der Haupt\u00adwi\u00adder\u00adstand bei der Ener\u00adgie\u00adab\u00adfuhr ist, kann man hier auch die gr\u00f6\u00dften K\u00fchl\u00adre\u00adserven frei\u00adsetzen. Wesent\u00adli\u00adches Merkmal der aktiven K\u00fchlung ist die gezielte Luft\u00adzu\u00adf\u00fch\u00adrung zum K\u00fchl\u00adk\u00f6rper. Am K\u00fchl\u00adk\u00f6rper wird daf\u00fcr eine erzwun\u00adgene Konvek\u00adtion oder genauer gesagt eine turbu\u00adlente Str\u00f6\u00admung erzeugt, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang von der ther\u00admi\u00adschen Masse des K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers selbst zum Luft\u00adre\u00adser\u00advoir, welches den Leucht\u00adk\u00f6rper umgibt, erheb\u00adlich verbes\u00adsert.<\/p>\n
In der Regel arbeitet ein System wie folgt: Die kleine, hoch belas\u00adtete LED wird mit W\u00e4rme\u00adleit\u00adpaste an einen K\u00fchl\u00adk\u00f6rper befes\u00adtigt. Dieser ist wegen der wesent\u00adlich gerin\u00adgeren ther\u00admi\u00adschen Best\u00e4n\u00addig\u00adkeit, die eine gr\u00f6\u00dfere W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adtra\u00adgung von der LED in den Leucht\u00adk\u00f6rper erm\u00f6g\u00adlicht, vier- bis sechsmal kleiner und tr\u00e4gt den L\u00fcfter, der f\u00fcr kalte Frisch\u00adluft sorgt. Die Spezia\u00adlisten f\u00fcr Elek\u00adtronik\u00adk\u00fch\u00adlung aus St. Georgen haben jetzt K\u00fchl\u00adk\u00f6rper und L\u00fcfter zu einem Kompakt\u00admodul f\u00fcr g\u00e4ngige LED-K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsung vereint, was die Montage erleich\u00adtert (Bild 4). Die klei\u00adnere Bauform spart neben Mate\u00adrial auch Gewicht, und der gezielte Luft\u00adstrom sorgt zus\u00e4tz\u00adlich noch daf\u00fcr, dass Abla\u00adge\u00adrungen wie Staub, die den W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgang verschlech\u00adtern k\u00f6nnen, erst gar nicht anhaften.<\/p>\n
Zuver\u00adl\u00e4ssig, unh\u00f6rbar, lang\u00adlebig<\/h2>\n
Setzt man die Anfor\u00adde\u00adrungen um, die die moderne Beleuch\u00adtungs\u00adtechnik von LED-Leuchten fordert und opti\u00admiert das so gefun\u00addene Konzept \u00fcber Simu\u00adla\u00adti\u00adons\u00adpro\u00adgramme mit mate\u00adri\u00adal\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen, aero\u00addy\u00adna\u00admi\u00adschen und antriebs\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Details, so lassen sich selbst auf kleinstem Raum effi\u00adzi\u00adente, zuver\u00adl\u00e4s\u00adsige K\u00fchl\u00admo\u00addule aufbauen. Die rund sechsmal klei\u00adneren Abmes\u00adsungen im Vergleich zu einer passiven K\u00fchlung spre\u00adchen schon f\u00fcr sich. Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p>\n
Die meisten Menschen k\u00f6nnen Ger\u00e4u\u00adsche erst ab etwa 12\u2009dB(A) wahr\u00adnehmen, die einge\u00adsetzten L\u00fcfter errei\u00adchen Werte zwischen 7 und 19 dB(A), w\u00e4hrend vergleich\u00adbare L\u00fcfter am Markt erst ab 18 dB(A) und aufw\u00e4rts erh\u00e4lt\u00adlich sind. Zum Vergleich: Der Ger\u00e4usch\u00adpegel in einem B\u00fcro liegt bei ca. 35 dB(A), die Module sind also selbst in Museen oder Thea\u00adtern nicht h\u00f6rbar. Der Strom\u00adver\u00adbrauch des L\u00fcfters betr\u00e4gt dabei zwischen 0,18 und 1,1 W bei 12 VDC. Damit k\u00f6nnen die Module zwischen 38 und 200 W Abw\u00e4rme sicher abf\u00fchren.<\/p>\n
Wich\u00adtige Voraus\u00adset\u00adzungen f\u00fcr den Einsatz einer aktiven K\u00fchlung sind nied\u00adrige Betriebs\u00adge\u00adr\u00e4u\u00adsche und eine lange Lebens\u00addauer.<\/p><\/blockquote>\n
Je nach Leis\u00adtungs\u00adklasse haben die runden und quadra\u00adti\u00adschen axialen Kompakt\u00adl\u00fcfter einen Durch\u00admesser bzw. eine Seiten\u00adl\u00e4nge von 40, 50, 60, 80 oder 92 bzw. 119 mm bei einer Bauh\u00f6he zwischen 10 und 25 mm. Bei Radi\u00adal\u00adl\u00fcf\u00adtern, mit einer Luft\u00adum\u00adlen\u00adkung um 90\u00b0, betragen die Ma\u00dfe 51, 76 oder 97 mm bei einer H\u00f6he von 15 bis 33 mm. Gegen\u00ad\u00fcber in der K\u00fchl\u00adleis\u00adtung vergleich\u00adbaren passiven K\u00fchl\u00adl\u00f6\u00adsungen, sind damit 50 bis 100\u2009\u2009% h\u00f6here Leucht\u00adst\u00e4rken bei glei\u00adcher Baugr\u00f6\u00dfe m\u00f6glich. Ein sehr posi\u00adtiver Nutzen der gezielten aktiven K\u00fchlung ist die mit der nied\u00adrigen Tempe\u00adratur einher\u00adge\u00adhende Farb\u00adtreue der LED-Reihe. Gerade in Museen ist ein hoher Farb\u00adwie\u00adder\u00adga\u00adbe\u00adindex (CRI) wesent\u00adlich, um die erhellten Gegen\u00adst\u00e4nde im rich\u00adtigen Licht zu sehen.<\/p>\n
Da die K\u00fchl\u00admo\u00addule f\u00fcr den welt\u00adweiten wartungs\u00adfreien Einsatz entwi\u00adckelt wurden, ist ihre Lebens\u00addauer denen der CoB-Licht\u00adquellen ange\u00adpasst. Bei 40\u2009\u00b0C liegt der Wert bei 87.500 bis 97.500 h, also rund 10 Jahre; bei 20\u2009\u00b0C Umge\u00adbungs\u00adtem\u00adpe\u00adratur verdop\u00adpelt sich die Lebens\u00addauer und kann damit die LED selbst \u00fcber\u00adtreffen. Die Tech\u00adno\u00adlogie von ebm-papst ber\u00fcck\u00adsich\u00adtigt zus\u00e4tz\u00adlich ein umwelt\u00adfreund\u00adli\u00adches und umfas\u00adsendes Lebens\u00addau\u00ader\u00adkon\u00adzept f\u00fcr die Entwick\u00adlung, Ferti\u00adgung, Betrieb und Entsor\u00adgung.<\/p>\n
Moderne Kompakt\u00admo\u00addule f\u00fcr die aktive LED-K\u00fchlung erlauben dank kleiner Ma\u00dfe v\u00f6llig neue Leucht\u00adkon\u00adzepte, verk\u00fcrzen durch die chip\u00adspe\u00adzi\u00adfi\u00adschen Module\/Bauformen die Time-to-Market f\u00fcr die Kunden dras\u00adtisch und verbes\u00adsern die Umwelt\u00adbi\u00adlanz der einge\u00adsetzten Beleuch\u00adtungs\u00adkon\u00adzepte aufgrund des geringen Wartungs\u00adauf\u00adwandes.<\/p>\n
\nGrund\u00adlagen der Aktiv-K\u00fchlung<\/h2>\n
Der f\u00fcr die W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr wich\u00adtige W\u00e4rme\u00fcbergangsko\u00adeffizient beschreibt die F\u00e4hig\u00adkeit der Luft, Energie von der Ober\u00adfl\u00e4che eines K\u00fchl\u00adk\u00f6r\u00adpers abzu\u00adf\u00fchren. Er h\u00e4ngt unter anderem ab von der Luft\u00addichte und den W\u00e4rme\u00adleit\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzi\u00adenten des w\u00e4rme\u00adab\u00adf\u00fch\u00adrenden Mate\u00adrials sowie der Luft. Die Berech\u00adnung des Koef\u00adfi\u00adzi\u00adenten f\u00fcr W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung geschieht meist \u00fcber den Tempe\u00adra\u00adtur\u00adun\u00adter\u00adschied der betei\u00adligten Medien. Der W\u00e4rme\u00ad\u00fcber\u00adgangs\u00adko\u00adef\u00adfi\u00adzient ist im Gegen\u00adsatz zur W\u00e4rme\u00adleit\u00adf\u00e4\u00adhig\u00adkeit keine Mate\u00adri\u00adal\u00adkon\u00adstante, sondern stark abh\u00e4ngig von der Str\u00f6\u00admungs\u00adge\u00adschwin\u00addig\u00adkeit bzw. der Art der Str\u00f6\u00admung (laminar oder turbu\u00adlent) sowie den geome\u00adtri\u00adschen Verh\u00e4lt\u00adnissen und der Ober\u00adfl\u00e4\u00adchen\u00adbe\u00adschaf\u00adfen\u00adheit. Das nutzt die aktive K\u00fchlung zu effi\u00adzi\u00aden\u00adteren W\u00e4rme\u00adab\u00adfuhr.<\/p>\n
Bei lami\u00adnarer Str\u00f6\u00admung bewegt sich die Luft n\u00e4he\u00adrungs\u00adweise in paral\u00adlelen Schichten. Die W\u00e4rme wird zwischen den Schichten nur durch die sehr lang\u00adsame W\u00e4rme\u00adlei\u00adtung trans\u00adpor\u00adtiert. Bei der turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung hingegen ergibt sich eine inten\u00adsive Verwir\u00adbe\u00adlung und Umschich\u00adtung. Es entsteht eine fast perfekte Vermi\u00adschung des Luft\u00adstroms. Der W\u00e4rme\u00adtrans\u00adport in so einer turbu\u00adlenten Str\u00f6\u00admung ist damit erheb\u00adlich effi\u00adzi\u00adenter als bei der lami\u00adnaren Str\u00f6\u00admung, wie sie bei der passiven K\u00fchlung vorherrscht (Bild 5). Als Alltags\u00adbei\u00adspiel kann z.B. ein kleiner F\u00f6hn durch eine turbu\u00adlente Gebl\u00e4\u00adse\u00adstr\u00f6\u00admung rund 1,0-1,5 kW abgeben. Eine elek\u00adtri\u00adsche Konvek\u00adti\u00adons\u00adhei\u00adzung dagegen mit 1,5 kW ben\u00f6\u00adtigt aufgrund der weit\u00adge\u00adhend lami\u00adnaren Anstr\u00f6\u00admung bei glei\u00adcher Leis\u00adtung eine erheb\u00adlich gr\u00f6\u00dfere Bauform.<\/p>\n
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