LED-Kühlkörper aus wärmeleitfähigen thermoplastischen Kunststoffen sind eine kosteneffiziente Alternative zur herkömmlichen Ausführung aus Aluminium. So fertigt Vossloh-Schwabe, Lüdenscheid, einer der weltweit größten Hersteller von Lichttechnik-Komponenten, die Kühlkörper verschiedener LED-Lichtsysteme aus […]
Kühlkörper für LED-Lichtsystem von Vossloh-Schwabe aus einem wärmeleitfähigen mit 50 Gew.-% Graphit gefüllten PA-6-Compound. (Foto: Lati)
LED-Kühlkörper aus wärmeleitfähigen thermoplastischen Kunststoffen sind eine kosteneffiziente Alternative zur herkömmlichen Ausführung aus Aluminium. So fertigt Vossloh-Schwabe, Lüdenscheid, einer der weltweit größten Hersteller von Lichttechnik-Komponenten, die Kühlkörper verschiedener LED-Lichtsysteme aus dem Polyamid Laticonther 62 GR/50 von Lati Industria Termoplastici, Vedano Olona (Italien). Mit einer Wärmeleitfähigkeit von 10 W/mK ermöglicht der Kunststoff eine effiziente Ableitung der im Betrieb der LEDs entstehenden Wärme.
Das eingesetzte PA-6-Compound ist mit 50 Gew.-% Graphit gefüllt. Die spezielle Geometrie der in das Matrixmaterial eingearbeiteten Graphitpartikel begünstigt die Ausrichtung des Füllstoffs in Fließrichtung der Schmelze und somit die Ausbildung bevorzugter Wärmeleitpfade im Bauteil. Dies ermöglicht trotz der im Vergleich mit Aluminium geringeren Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs eine zuverlässige Wärmeabfuhr und damit Senkung der LED-Temperatur auf ein akzeptables Maß.
Ein weiteres Kriterium für die Wahl des Werkstoffs war seine Verarbeitbarkeit auf herkömmlichen Spritzgießmaschinen. Da eine große Bauteiloberfläche die Wärmeableitung durch natürliche Konvektion unterstützt, besitzen LED-Kühlkörper zahlreiche, zum Teil filigran, Kühlrippen. Dank der hohen Fließfähigkeit der Schmelze lassen sich auch solche komplex geformten Bauteile mit geringen Wandstärken fertigen.
Bei der Werkstoffwahl, der Bauteilauslegung und der Optimierung des Fertigungsprozesses erhielt Vossloh-Schwabe umfassende Unterstützung von Lati. So wurde die Bauteilgeometrie nach entsprechenden FEM-Berechnungen geringfügig angepasst, um die für die einfache Montage der Kühlkörper auf die LED-Elektronik erforderliche hohe Dimensionsstabilität sicherzustellen.
Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist eine Familie von LED-Kühlkörpern unterschiedlichster Geometrien und Größen für Lichtsysteme für Architektur- und Straßenbeleuchtung, Laden-, Büro- und Industriebeleuchtung sowie für Möbel- und Wohnraumbeleuchtung. Die Geometrie und die Wärmeleitkapazität des Kühlkörpers sind dabei abhängig von der Anzahl an LEDs und des Betriebsstroms (bis zu 700 mA).
Mit Laticonther bietet Lati ein umfassendes Portfolio an wärmeleitfähigen Kunststoffen. Es umfasst elektrisch leitfähig sowie elektrisch isolierend eingestellte Typen. Als Basispolymere kommen PA 6, PA 12, PP, PPS sowie PUR zum Einsatz. Bauteile aus diesen Kunststoffen sind signifikant leichter als solche aus Metall und lassen sich in einem Arbeitsgang spritzgießen – aufwändige Nacharbeiten sind nicht erforderlich. Dadurch lassen sich die Kosten für die Serienproduktion großer Stückzahlen deutlich senken.
Vossloh-Schwabe ist innerhalb der Panasonic-Gruppe als eigenständige Marke verantwortlich für den globalen Ausbau des Geschäftsfeldes Komponenten für die Lichttechnik. Mit über 1.000 Mitarbeitern an mehr als 25 Produktions- und Vertriebsstandorten weltweit, ist Vossloh-Schwabe eines der größten, international ausgerichteten Unternehmen in der Panasonic-Gruppe.
