Chłodzenie lamp LED – poradnik dla twórców i projektantów

Kühlung von LED-Lampen – Ein Leitfaden für Entwickler und Designer

🔧 EINFÜHRUNG

LEDs sterben nicht durch Elektrizität, sondern durch Hitze.

Die meisten Leute denken, dass LEDs sich nicht erwärmen. Denn es handelt sich nicht um HPS, kein Glühfaden und keine Leuchtstofflampe. LEDs – besonders starke, wachsende – geben jedoch mehr Wärme ab als ein klassischer Lötkolben, aber sie tun dies lokal, präzise und leise.

Psst... für eine Weile.

Dieser Leitfaden wurde erstellt, um:

  • zeigen, was gute Kühlung bedeutet (und dass ein „großer Radiator“ nicht immer ausreicht),
  • Physik in einfacher Sprache erklären, aber mit vollem Respekt für die Formeln,
  • geben Ihnen die Werkzeuge, um Ihre Lampe jahrelang am Laufen zu halten – nicht nur bis zum Ende ihres Zyklus,
  • und gleichzeitig den Mythos zu zerstreuen, dass ein Lüfter = Ausfall und ein passiver Lüfter = immer ein „knappes Budget“ bedeutet.

Egal, ob Sie eine DIY-Lampe herstellen, ein Growbox-System entwerfen oder ein fertiges Produkt testen. Wenn Sie möchten, dass LEDs stabil, effektiv und sicher leuchten, sind Sie bei uns richtig.

📚 Inhaltsverzeichnis

  1. Einleitung – LED stirbt nicht durch Strom, sondern durch Hitze
  2. Wärmeübertragung – Wie LEDs abgeben, was sie nicht brauchen
  3. R th – Wärmewiderstand des Systems
  4. Passive Kühlung – Ruhe, Einfachheit, Zuverlässigkeit
  5. Aktive Kühlung – ein Lüfter, der die Arbeit erledigt
  6. Hybridkühlung – Heatpipes und Laptop-Technik
  7. Wärmeleitmaterialien – Paste, Pad, Kleber
  8. Kühlung in Wachstumslichtern – Echte Fälle
  9. Kühlfehler – und wie man sie vermeidet
  10. Kühltest – Wo anfassen, was messen
  11. Fazit – Kühlung ist Physik, keine Magie

🌡️ MODUL 1: Warum überhaupt kühle LEDs?

Oder wie die Temperatur eine Diode tötet – leise, aber effektiv

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

LED ist keine Glühbirne. Sie gibt keine Wärme durch Strahlung ab wie ein Glühfaden. Sie funktioniert nicht im Vakuum. Sie funktioniert an der Schnittstelle Chip → Substrat → Strahler → Luft.

Wenn die Temperatur am pn-Übergang (T j ) den Grenzwert überschreitet:

  • LED verliert an Helligkeit,
  • LED ändert die Farbe,
  • LED verschlechtert die Kristallstruktur,
  • und wenn man es übertreibt, stirbt es einfach.

🔬 TEIL 1: Sperrschichttemperatur und LED-Lebensdauer

Jede LED hat im Datenblatt einen T j max – üblicherweise 105–125 °C. Dies ist jedoch nur die absolute Grenze. Bereits über 85 °C:

Parameter Wirkung
Lichtstrom (Lumen) Es sinkt – sogar um 10–20%
Farbe (CCT) Driften - Vergilbung, Spektrumänderung
CRI (Ra) Es kann um einige Punkte sinken
Phosphorabbau Beschleunigt - Bräunung und tote Pixel
Lebensdauer (L70) Es fällt exponentiell

📌 Beispiel:
Samsung LM301H bei 25°C = L70 > 50.000 h
Dieselbe LED bei 95°C = L70 ~ 20.000 h
Dieselbe LED bei 115°C = L70 < 10.000 h

📈 TEIL 2: Woher kommt diese Hitze?

LED hat einen Wirkungsgrad von z.B. 40%. Der Rest → Wärme. LED 100 W @ 40% Wirkungsgrad → 60 W Wärme. Das ist mehr als ein klassischer Lötkolben. Und die muss abgeführt werden.

Und LEDs haben noch eine weitere Funktion:

  • sie sind klein,
  • sie haben keinen eigenen "Blasebalg",
  • und überleben eine Überhitzung nicht – nicht einmal kurzzeitig.

❄️ TEIL 3: Was bewirkt Kühlung?

Das Ziel der LED-Kühlung besteht nicht darin, sie „kalt“ zu machen. Das Ziel ist:

Halten Sie die T der LED auf einem Niveau, bei dem sie nicht langsam abstirbt.

Das heisst:

  • gute Wärmeübertragung vom Chip zum Kühler (niedriger R th ),
  • ausreichende Abstrahlfläche (Lamellen, Masse, Konvektion),
  • ausreichende Belüftung (passiv oder aktiv),
  • und vermeiden Sie Fallen wie „Kühlkörper verkehrt herum“, „3-mm-Paste“ oder „abgedichtete Lampe ohne Lücken“.

✅ TEIL 4: Warum passive Kühlung funktioniert – es sei denn, sie geschieht zufällig

Mythos: „Passive Kühlung ist nur für kleine Lampen.“
Fakt: Eine schlecht gewählte passive Kühlung ist ein Problem. Aber gut – sie sorgt für Ruhe, Haltbarkeit und Stabilität.

Was muss übereinstimmen:

  • entsprechende Rippenfläche (A),
  • vertikale Ausrichtung (natürliche Konvektion),
  • entsprechender Profilquerschnitt (Masse + Leitfähigkeit),
  • keine Behinderung des Luftstroms (geklebte Growbox = Drama).

📏 Auch eine 240 W LED-Lampe kann 100% passiv betrieben werden,
wenn der Strahler einen R th ~ 0,5–0,8 K/W und einen guten Kontakt mit der LED hat.

📚 QUELLEN:

  • CREE – LED-Verbindungstemperatur und Leistung
  • Samsung – Thermische Auswirkungen auf LED-Lebensdauer und Farbe
  • Bridgelux – Whitepaper zur LED-Lebensdauer und Zuverlässigkeit
  • IEC 62717 – Leistungsanforderungen für LED-Module
  • Nichia – Diagramme zur Sperrschichttemperatur im Vergleich zur Ausgangsleistung

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • LEDs werden nicht durch Spannung zerstört. Sie werden durch Temperatur zerstört.
  • 60 °C auf dem Kühlkörper können 100 °C auf dem Chip bedeuten.
  • Je kälter es ist, desto länger leuchtet es, desto stabiler und heller leuchtet es.
  • Passive Kühlung ist keine halbe Sache. Es ist eine Strategie, die funktioniert, wenn man sie besser berechnet als der Zufall es zulässt.

🔬 MODUL 2: Wärmeübertragung – Wie LEDs abgeben, was sie nicht brauchen

Die Physik der Kühlung in der Praxis: Leitung, Konvektion, Strahlung

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Die Wärme der LED muss irgendwo hin.
Problem: Eine Selbstrücksendung der LED ist nicht möglich – es handelt sich nicht um eine Glühbirne mit Leuchtmittel.
Deshalb brauchen Sie sie:

  1. vom Chip abholen,
  2. Transport zum Kühler,
  3. in die Luft zurückgeben.

Bei diesem Vorgang handelt es sich um Wärmeübertragung. Im Einzelnen:

  • Leitung (vom Chip zum Kühler),
  • Konvektion (vom Heizkörper zur Luft),
  • Strahlung (wenig, aber wissenswert).

Alles ist nachvollziehbar und berechenbar – man muss kein Thermodynamiker von der NASA sein.

♨️ TEIL 1: Wärmeleitung – Wärme fließt durch Material

Muster:
Q = λ A ΔT / d

Wo:

  • Q – Wärmeleistung (W)
  • λ – Wärmeleitfähigkeit des Materials (W/m K)
  • A – Kontaktfläche (m²)
  • ΔT – Temperaturdifferenz (K)
  • d – Schichtdicke (m)

Beispiel 1:

  • Wärmeleitpaste: λ ≈ 1–10 W/m K
  • Aluminium: λ ≈ 200 W/m K
  • Keramik: λ ≈ 20 W/m K
  • Luft (z.B. bei schlechtem Kontakt): λ ≈ 0,026 W/m K ← Drama

🔴 Fazit:
Der mikroskopisch kleine Luftspalt macht die Kühlung zu einem Witz.
Aus diesem Grund fügen Sie Paste hinzu – um Luft auszuschließen, nicht um zu „kühlen“.

💨 TEIL 2: Konvektion – Wärmeübertragung an die Luft

Formel (Newtonsches Abkühlungsgesetz):
Q = h A ΔT

Wo:

  • h – Konvektionskoeffizient (W/m² K)
  • A – Heizkörperfläche (m²)
  • ΔT – Temperaturunterschied zwischen Heizkörper und Umgebung (K)

h-Werte:

Kühlart h (W/m² K)
Passiv (natürliche Konvektion) 5–25
Aktiv (mit Lüfter) 30-250
Zwangsluftstrom im Gehäuse 50-100

🔵 Fazit:
Mehr Oberfläche + bessere Luftzirkulation = mehr Wärmeableitung.
Deshalb speichern die vertikal angeordneten Rippen die LED.

☢️ TEIL 3: Wärmestrahlung – oder Physik 2.0

Formel (Stefan–Boltzmann):
Q = ε σ A (T⁴ – T Umgebung ⁴)

Wo:

  • ε – Oberflächenemissionsgrad (0–1)
  • σ – Stefan-Boltzmann-Konstante (5,67×10⁻⁸ W/m² K⁴)
  • A – Oberfläche
  • T – Oberflächentemperatur (K)

💡 Eine schwarze, matte Oberfläche (ε ≈ 0,9) strahlt Wärme besser ab als eine silberne, glänzende (ε ≈ 0,05).

🔵 Fazit:
Schwarze Aluminiumlamellen erhitzen sich weniger, da sie die Wärme schneller abgeben – hauptsächlich durch Strahlung.

⚠️ TEIL 4: Wo kann es zu thermischen Verstopfungen kommen?

  • Wärmeleitpaste – zu dick / ausgetrocknet = erhöht d
  • Schlecht angezogener COB = kleines A, großes d
  • Glattes, glänzendes Gehäuse = geringe Emission (niedriges ε)
  • Kein Luftstrom = niedriges h
  • Horizontale Heizkörperanordnung = Konvektionsunterdrückung

📚 QUELLEN:

  • Incropera & DeWitt – Grundlagen der Wärme- und Stoffübertragung
  • CREE – Grundlagen des Wärmemanagements
  • Bergquist – Whitepaper zu thermischen Grenzflächenmaterialien
  • Osram – Grundlagen der LED-Kühlung und Wärmeübertragung
  • Nichia – Strahlungs- vs. Konvektionskühlung in LED-Systemen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Jedes Element zwischen dem Chip und der Luft hat seinen eigenen Wärmewiderstand.
  • Echte Kühlung ist ein System: Chip → Substrat → Paste/Pad → Kühler → Luft.
  • Und wenn Sie bei einem dieser Schritte nicht weiterkommen, wird der Rest die LED nicht retten.

🧮 MODUL 3: Rₜₕ – Wärmewiderstand des Systems

Wie viel Wärme „blockiert“ in Ihrer Halterung – und wo genau

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Bei Strom haben wir Ohm (R oder Widerstand).
Bei Wärme haben wir R th (Wärmewiderstand).
Es ist genau das Gleiche:
Je größer R th ist , desto mehr Wärme „bleibt“ übrig und erhöht die Temperatur.

Bei LEDs ist dies von entscheidender Bedeutung, da das gesamte System einem thermischen Hindernisparcours gleicht.
Jeder Abschnitt – Chip, Pad, Paste, Kühler, Luft – fügt seinen eigenen Widerstand hinzu.
Und all das lässt sich berechnen. Praktisch.

🔢 TEIL 1: Die Definition von Rₜₕ – und was sie bedeutet

Muster:
R th = ΔT / P

Wo:

  • ΔT = Temperaturdifferenz (°C oder K)
  • P = Wärmeleistung (W)

Einheit: °C/W (oder K/W – in der Praxis dasselbe)

🔎 Beispiel:

  • LED hat 100 W Leistung, Wirkungsgrad 40 % → 60 W Wärme
  • Heizkörper mit Gesamt-R th = 1,0 K/W
  • → die Diodentemperatur steigt um 60 K = 60°C
  • Wenn die Umgebungstemperatur 25 °C beträgt, beträgt die Temperatur des Chips ca. 85 °C.

🧱 TEIL 2: Rₜₕ-Schichten – ein thermisches Sandwich

Jede LED besteht aus mehreren Schichten, durch die die Wärme entweichen muss:

Schicht Typisches R th
LED-Chip → Substrat 0,2–0,5 K/W
LED-Substrat → Strahler (über Paste/Pad) 0,1–1,0 K/W
Kühlkörper (interne Wärmeleitung) 0,2–0,8 K/W
Kühler → Luft (Konvektion) 0,5–2,0 K/W

📌 Zusammenfassend: Ein gutes COB-System mit passiver Kühlung hat einen Gesamt-R th von etwa 1,0–1,5 K/W.
Je mehr Watt, desto mehr beginnt dieser Widerstand zu schmerzen.

📏 TEIL 3: Das Datenblatt sagt Ihnen die Wahrheit (wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen)

Jeder seriöse LED-Hersteller gibt an:

  • T j max – maximale Sperrschichttemperatur (z. B. 105 °C)
  • R - te Verbindung zum Gehäuse – z. B. 0,3 K/W
  • Durchlassspannung + Strom – z.B. 36 V @ 2800 mA → 100,8 W, davon ~60 W für Wärme

Daraus kannst Du alles berechnen und prüfen, ob Deine Kühlung passt.

🔧 TEIL 4: Wie lässt sich das in die Praxis umsetzen?

Echtes Beispiel:

  • COB 100 W @ 60 W Wärmeverlust
  • Sie möchten, dass der Chip maximal 85 °C hat
  • Umgebung: 25°C
  • → Sie können 60K Unterschied haben
  • 60 W / 60 K = R th gesamt max = 1,0 K/W

Also:

  • wenn LED R hat th jc = 0,3
  • und Paste + Druck = 0,2
  • des Heizkörpers muss ≤0,5 K/W sein

…und plötzlich wird es machbar – passiv!

🧠 TEIL 5: Passive Kühlung ist nicht schwach – wenn Sie Rₜₕ im Auge haben

Es handelt sich hierbei nicht um einen „großen Heizkörper“.
Auf den richtigen Heizkörper mit dem richtigen R th kommt es an.

Und es hängt davon ab:

  • aktive Fläche (externes A),
  • Massen (innere Leitung),
  • Anordnung (vertikal → bessere Konvektion),
  • Textur und Farbe (matt → bessere Strahlung).

Ein gut ausgewählter 500–800 cm² großer Radiator kann problemlos eine 100–150 W LED ohne Lüfter versorgen.

📚 QUELLEN:

  • Bridgelux – Wärmewiderstand und Wärmefluss in COB
  • Cree – Verständnis des LED-Widerstands zwischen Verbindung und Gehäuse
  • Osram – R th -Modellierung in passiven Beleuchtungssystemen
  • IEC 60838 – Thermische Parameter von LED-Modulen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • R th ist der Schlüssel zum Ganzen: Es gibt an, wie viele Grad Sie pro Watt Wärme hinzufügen.
  • Wenn das gesamte System R th 1,2 K/W und 60 W Verluste hat = LED wird 72 °C wärmer als die Umgebung.
  • Und das ist nicht „schlecht“ – solange Sie wissen, dass Sie unter dem Limit liegen.
  • Passive Kühlung ist in Ordnung. Man muss es nur berechnen und nicht „den größten Kühler aus der Schublade nehmen“.

🪨 MODUL 4: Passive Kühlung

Stille, Einfachheit, Zuverlässigkeit – vorausgesetzt, sie werden richtig gezählt

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Passive Kühlung ist der heilige Gral der DIY-LED-Leuchten:

  • kein Lärm,
  • keine beweglichen Teile,
  • Es besteht kein Risiko, dass der Ventilator mitten im Blütezyklus ausfällt.

Aber… es funktioniert nur, wenn:

  • Sie haben einen Ort, um Wärme abzugeben,
  • die Luft muss irgendwo hin,
  • der Heizkörper muss Energie aufnehmen und abgeben,
  • und die LED guten Kontakt damit hat.

📏 TEIL 1: Wie viele Watt können passiv gekühlt werden?

Das ist keine Zauberei, sondern reine Physik.

Ein passiver Strahler bietet typischerweise:

  • R th ≈ 0,5–1,5 K/W (abhängig von Oberfläche, Form, Einbau)

Zum Beispiel:

LED-Leistung R te benötigt Heizkörperfläche (min)
50 W 1,2 K/W ~300 cm²
100 W 1,0 K/W ~600 cm²
150 W 0,7 K/W ~900 cm²
240 W 0,5–0,6 K/W ~1400–1800 cm²

📌 Diese Werte setzen voraus: senkrechten Einbau, gute natürliche Belüftung und eine matte Oberfläche.

🧱 TEIL 2: Form und Geometrie – oder Rippe ist nicht gleich Rippe

Was die Wirksamkeit eines Passivstrahlers erhöht:

  • viele dünne Rippen, kein dicker Block,
  • Rippenabstand min. 3–5 mm – damit die Konvektion funktioniert,
  • vertikale Einstellung – warme Luft steigt von selbst auf,
  • matte Oberfläche – bessere Abstrahlung.

💡 Horizontal liegender Heizkörper = getötete Konvektion = 30–50 % höherer R th

🪵 TEIL 3: Aluminiumplatte – wann ist genug, wann ist nicht genug

Allgemeines Setup:

  • 3–5 mm Aluminiumplatte, ohne Rippen,
  • COB oder QB in der Mitte,
  • kein Lüfter, keine Abdeckung.

Funktioniert es?

  • ✔️ Ja – wenn Sie über eine große Oberfläche verfügen (mind. 800–1000 cm² bei 100–150 W)
  • ✔️ Und wenn die LED durch die Paste/das Pad guten Kontakt hat
  • ❌ Nein – wenn alles in einem versiegelten Gehäuse versiegelt ist
  • ❌ Nein – wenn der Heizkörper aus rohem, glänzendem Aluminium besteht

🧊 TEIL 4: Kühlung durch ein Aluminiumprofil – das beste Verhältnis von Gewicht zu Kühlung

  • LED-Profile für QB/Bars – Fertigformen, z.B. 60 × 30 mm
  • Viele Rippen = große aktive Oberfläche
  • Leicht, aber effektiv
  • Oft pulverbeschichtet = bessere Emission

💡 Mit ~1 m Profil mit einem Querschnitt von 60 mm × 30 mm können Sie bei 2–3 Belüftungspunkten bis zu 150–200 W passiv kühlen.

🛑 TEIL 5: Wann reicht passive Kühlung nicht mehr aus?

Wann:

  • R th des Heizkörpers überschreitet 1,5 K/W
  • LED-Leistung > 250 W
  • Lampe in einem Gehäuse ohne Luftstrom eingeschlossen
  • die Lufttemperatur >35°C und es findet keine Zirkulation statt

Dann:

  • Sie können einen kleinen Ventilator hinzufügen (senkt R th um das 2–5-Fache),
  • oder den Heizkörper neu gestalten (mehr Lamellen, größere Höhe, wärmere Farben)

📚 QUELLEN:

  • Fischer Elektronik – Designleitfaden für Aluminium-Kühlkörper
  • Bergquist – Konvektion und Strahlung in der passiven Kühlung
  • Bridgelux – Anwendungshinweis: Passives Wärmemanagement
  • IEC TR 62471-2 – Thermisches Verhalten von LED-Quellen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Passive Kühlung ist keine Budgetoption – bei richtiger Berechnung ist sie eine strategische Lösung.
  • Oberfläche, Anordnung und Material = Schlüssel.
  • Eine 240-W-LED kann passiv gekühlt werden – wenn Sie einen Kühlkörper von ~1500 cm², gute Paste und Belüftung haben.
  • Das Passiv macht keinen Lärm, geht nicht kaputt und sammelt keinen Staub in den Lagern.

🌬️ MODUL 5: Aktive Kühlung

Ein Ventilator muss nicht laut sein – aber er muss seinen Zweck erfüllen. Sonst dreht er sich einfach nur.

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Manchmal reicht passive Kühlung nicht aus:

  • die Lampe hat 300W+
  • der Heizkörper ist zu klein (weil er passen muss)
  • funktioniert in einer heißen Growbox ohne Luftzirkulation
  • Sie benötigen eine konstante Arbeitstemperatur, unabhängig von der Tageszeit

Dann kommt die aktive Kühlung ins Spiel – ein Ventilator, der die Luft bei der Wärmeableitung unterstützt.

Aber damit es Sinn macht:

  • es muss eine ausreichende Strömung vorhanden sein,
  • in die richtige Richtung,
  • und mit angemessenem Geräuschpegel im Verhältnis zur Effizienz.

🔄 TEIL 1: Wie ein Ventilator die Physik verändert

Bei aktiver Kühlung springt h in der Newton-Gleichung ( Q = h·A·ΔT ) von 10–20 auf sogar 100–200 W/m² K.

Das heisst:

  • bis zu 5× mehr Wärme von der gleichen Oberfläche abgeführt,
  • Möglichkeit der Verwendung kleinerer Heizkörper,
  • Möglichkeit, die LED bei niedrigerer Temperatur zu halten → besseres Spektrum, längere Lebensdauer

💡 Der Lüfter kühlt nicht von selbst. Er beschleunigt den Luftaustausch am Kühler.

🧰 TEIL 2: Ventilatortypen – was Sie für Ihre LED-Lampe wählen sollten

Typ Vorteile Mängel Wann zu verwenden
Axial (Computer) ruhig, günstig, beliebt schwach bei hohem Widerstand offene Kühlung, QB
Radial (Gebläse) starker, gerichteter Fluss lauter geschlossene Gehäuse, LED-Leiste
Laptop-Turbine flach, stark, leise schwierig zu betreiben, teurer schlanke Lampen, niedriges Profil
Tunnelventilator hoher Durchfluss große Größe Kühlung der gesamten Gehäuse / Racks

💡 Am häufigsten werden 12V/24V Lüfter mit PWM verwendet – man kann die Geschwindigkeit (Geräusch) regeln.

🧱 TEIL 3: Lüfterinstallation – Was Sie tun und lassen sollten

  • ✅ Blasen kalter Luft von der Unterseite des Heizkörpers
  • ✅ Vertikale Rippenanordnung – unterstützt die Konvektion
  • ✅ Verwendung von Gummiabstandshaltern - weniger Vibrationen
  • ✅ Staubfilter – insbesondere in Growboxen
  • ✅ PWM oder thermische Steuerung (z. B. Thermistor + 555-Chip)
  • ❌ NICHT von oben blasen - Sie unterdrücken die Konvektion
  • ❌ Verwenden Sie keinen Lüfter ohne Luftzufuhr/-abfuhr aus dem Gehäuse
  • ❌ Lassen Sie das 12V-Kabel NICHT "auf Ihr Ehrenwort" - machen Sie eine Steckdose

🔌 TEIL 4: Lüfterstromversorgung – Verwechseln Sie nicht die Stufen

  • Standardspannungen:
    • 5 V – klein, Laptop-Größe
    • 12V - am beliebtesten
    • 24V - professionell, industriell
  • Strom: Typischerweise 0,1–0,3 A (also 1,2–3,6 W)

💡 Achtung! Das Anschließen eines 12-V-Lüfters an einen 24-V-Lüfter führt innerhalb von 5 Sekunden zum Tod.

Wenn Sie einen 24V LED-Treiber verwenden, trennen Sie die Lüfterstromversorgung (z. B. über einen Abwärtswandler).

🌡️ TEIL 5: Was gibt ein Fan im Training?

Reales Beispiel (QB 240 W):

  • passiv: R th Kühlkörper = 0,8 K/W
  • mit 120-mm-Lüfter bei 800 U/min: R th ≈ 0,3–0,4 K/W
  • Temperaturabfall von ~25°C
  • LED von 90°C auf ~65°C sinkt → deutliche Auswirkung auf die Lebensdauer

📚 QUELLEN:

  • Noctua – Leitfaden zur Lüftertechnologie und thermischen Simulation
  • Delta – Vergleich Axiallüfter vs. Gebläselüfter zur LED-Kühlung
  • Sunon – Leise Kühlung in LED-Anwendungen
  • IEC 62384 – Integration von Gleichstromlüftern in LED-Schaltkreise

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Der Ventilator muss nicht laut sein - aber er muss einen Durchfluss haben
  • Ein richtig ausgewählter und installierter Lüfter schont die Dioden und verlängert die Lebensdauer der LEDs um Tausende von Stunden.
  • Wenn Sie passiv nicht damit umgehen können, geraten Sie nicht in Panik – aktive Kühlung ist kein Versagen, sondern eine bewusste Entscheidung
  • Einfach mit Bedacht angehen: Luftführung, Stromversorgung, stabile Aufstellung

🧊 MODUL 6: Hybridkühlung

Wenn das Passive nicht reicht und der Lüfter selbst nicht ausreicht – kommt die dritte Option ins Spiel: Wärmetechnik von Laptops und Projektoren

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Das kennt man von Laptops:

  • die Wärme des Prozessors gelangt nicht direkt zum Lüfter,
  • nur durch ein dünnes Rohr – Heatpipe,
  • wodurch die Wärme weiter an einen größeren Heizkörper übertragen wird.

Bei Hochleistungs-LEDs wird ähnlich verfahren:

  1. Die LED gibt Wärme an die Grundplatte ab,
  2. die Wärmeleitung überträgt sie an einen entfernten Heizkörper,
  3. Der Ventilator empfängt sie von diesem Kühler.

Bei diesem Set handelt es sich um eine Hybridkühlung:
→ passive + aktive + interne Wärmeübertragung

🔍 TEIL 1: Warum wird es gemacht?

  • Wenn der LED-Montageort keinen großen Strahler zulässt (z. B. schlanke Lampe)
  • Wenn die Leistung für ein passives Gerät ohne Lüfter zu hoch ist (z. B. 300 W+)
  • Wenn Sie die Wärme außerhalb des LED-Bereichs ableiten möchten (z. B. in das Gehäuse/Profil)

💡 Beispiel: 200W COB LED Lampe, 3mm dicke Platine, aber kein Platz für einen Radiator auf der Vorderseite → Heatpipe auf der Rückseite und Kühlung hinter der Lampe

🔧 TEIL 2: Wie funktioniert eine Heatpipe?

Heatpipe = ein Rohr mit einer Flüssigkeit im Inneren

  • ein Ende erhält Wärme → die Flüssigkeit verdampft
  • der Dampf bewegt sich zum kälteren Ende
  • dort kondensiert es → gibt Wärme ab → kehrt durch Kapillarwirkung zurück
  • ✅ Keine beweglichen Teile
  • ✅ Geringes Gewicht
  • ✅ Sehr effiziente Wärmeübertragung (λ > 10.000 W/m K effektiv!)
  • ❌ Erfordert Kontakt und flache Montage
  • ❌ Teuer, empfindlich, erfordert Präzision

🧱 TEIL 3: Typische Hybridschaltungen in LED-Lampen

System Beschreibung Anwendung
Grundplatte + Heatpipe + Kühlkörper LED → Aluminiumplatte → Heatpipe → Radiator mit Lüfter dünne Frontlampe, COB 100–300 W
Radiator mit Lüfter + unterstützender Heatpipe klassischer Radiator mit zwischen den Lamellen eingesetzten Heatpipes QB Hochleistungs-HQ-Growboxen
Der gesamte Rahmen als Heizkörper Heatpipe überträgt die Wärme an das Lampengehäuse „Premium“-LED-Lampendesign mit Kühlprofil

🧪 TEIL 4: So fügen Sie es zusammen, damit es funktioniert

  • ✅ Perfekt ebener Kontakt – zwischen LED und Grundplatte sowie zwischen Rohr und Strahler
  • ✅ Wärmeleitpaste/-pad immer dort, wo Metall-Metall-Kontakt besteht
  • ✅ Federbefestigung – Schrauben mit Federscheiben oder Klemmen
  • ✅ Die Wärmerohre nicht zerdrücken - sonst brechen Sie die Kapillare = Ende

💡 Heatpipes funktionieren nicht „besser, wenn man zwei zusammenfügt“ – sie funktionieren gut, wenn sie irgendwohin übertragen werden können, mit gutem Kontakt

⚠️ TEIL 5: Was könnte schiefgehen?

  • ❌ Heatpipe abgerissen / nicht verpresst → funktioniert nicht → Wärme bleibt auf dem Chip
  • ❌ Zu kurz → läuft nicht genug ab
  • ❌ Kein Lüfter/Receiver → keine Dampfkondensation = Zirkulation gestoppt
  • ❌ Heatpipe für Kunststoff → sinnlos, es muss für Metall mit einem guten λ sein

📚 QUELLEN:

  • Cooler Master – Einführung in die Heatpipe-Technologie
  • Sunon – Fortschrittliche LED-Kühlung mit Vapor Chambers
  • Osram – Wärmeübertragung in kompakten Hochleistungssystemen
  • CREE – Anwendung der Hybridkühlung in COB-Systemen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Hybrid ist kein Overkill – es ist eine Lösung für spezifische Platz- und Energieprobleme
  • Funktioniert hervorragend, wenn:
    • LED hat guten Kontakt mit der Basis,
    • das Wärmerohr hat einen Ort, um Wärme abzuleiten,
    • und der Kühler mit dem Lüfter empfängt sie in Echtzeit
  • Heatpipe ist eine Technologie aus Laptops und High-End-Lampen – funktioniert aber auch im Heimwerkerbereich, wenn man den Platz und die Präzision hat

🧴 MODUL 7: Wärmeleitende Materialien

LED heizt. Heizkörper kühlt. Und dazwischen? Eine Schicht, die alles ruinieren – oder retten kann.

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Die Wärme der LED wird nicht „wie von Zauberhand“ auf den Kühlkörper übertragen.
Dazwischen steht immer:

  • etwas Luft (wenn du nichts gibst),
  • oder einfügen,
  • oder Pad,
  • oder Kleber.

Und was Sie dort eingeben, macht einen großen Unterschied im R -ten des gesamten Systems.

🔍 TEIL 1: Wozu ist das überhaupt?

Denn selbst das polierteste Aluminium weist Mikrounregelmäßigkeiten auf.
Und zwischen der LED und dem Strahler verbleibt Luft – mit λ ≈ 0,026 W/m K.
Das ist eine Katastrophe.

Deshalb verwenden Sie:

  • Paste (flüssig, niedriger R th )
  • Pads (fest, einfach zu installieren)
  • Klebstoffe (dauerhaft verbinden und leiten)

📊 TEIL 2: Vergleich – Paste vs. Pad vs. Kleber

Merkmal Paste Unterlage Kleber
Wärmeleitfähigkeit λ 1–12 W/m·K 1–6 W/m·K 1–5 W/m·K
Schichtdicke 10–100 µm 0,2–1 mm 0,1–0,3 mm
R -ter Kontakt der niedrigste höher Medium
Abbau einfach einfach unmöglich
Anwendungsschwierigkeiten bedeuten einfach einfach
Fehlerrisiko trocknet aus, zu viel LED-Aufzüge schlechtes Layout = Tragödie

🧪 TEIL 3: Wärmeleitpaste – wie wird sie aufgetragen?

  • ✅ dünne Schicht – je dünner, desto besser der Kontakt
  • ✅ nur in der Mitte – dann verteilt sich der Druck gleichmäßig
  • ✅ Verwenden Sie keine Paste mit leitfähigem Metall (z. B. Silberpartikel), wenn die LED nicht galvanisch getrennt ist

🔧 Beispiele:
• Arctic MX-4 (λ ≈ 8,5)
• Thermal Grizzly Kryonaut (λ ≈ 12,5)
• Dow Corning 340 (λ ≈ 1,0 – für LED-Elektronik)

🧼 TEIL 4: Wärmeleitpad – Einfach, sauber, ausreichend

  • ✅ Gut für QB, LED-Streifen, mittlere Leistung
  • ✅ Dicke: 0,3–1 mm
  • ✅ Wichtig: Druck! Das Pad muss angedrückt werden, nicht nur „aufgelegt“

💡 Bei LEDs bis 150 W kann das Pad einen R th von 0,5–1,0 K/W erreichen – das reicht aus, wenn der Kühler damit zurechtkommt

🔧 Beispiele:
• Bergquist Sil-Pad
• Keratherm U Wärmeschnittstelle
• Arctic Thermal Pad

🧷 TEIL 5: Wärmeleitkleber – ein für alle Mal

  • ✅ Gut für LED <50W
  • ✅ Hält mechanisch und thermisch
  • ❌ Wenn du einen Fehler machst, kannst du ihn nicht beheben

Nur verwenden, wenn:

  • LED muss nicht austauschbar sein
  • Sie haben keine Möglichkeit zum Schrauben
  • der Untergrund sauber und formstabil ist

🔧 Beispiele:
• AG Thermokleber
• Halnziye HY 610
• Electrolube TBS

🛠️ TEIL 6: Wie lässt sich die Ebene optimal nutzen?

  • Saubere Oberflächen (IPA, kein Staub oder Finger)
  • Gleichmäßig verteilen - keine Blasen
  • Nicht zu dick machen - Schicht ≠ Polster
  • Sichern Sie die Baugruppe – z.B. mit Schrauben, Clip, Gehäuse

📚 QUELLEN:

  • Arctic – TIM-Anwendungshandbuch
  • Bergquist – Auswahl thermischer Schnittstellenmaterialien
  • Dow – Silikonverbindungen für die LED-Montage
  • IEC TR 61340 – Elektrostatische Risiken und TIM-Materialien

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Was Sie zwischen LED und Strahler setzen, macht einen größeren Unterschied als der Strahler selbst
  • Paste = Effizienz, aber Sie müssen vorsichtig sein
  • Pad = Komfort und Sauberkeit, ein guter Kompromiss
  • Kleber = ein für alle Mal, nur für bestimmte Lösungen

🌱 MODUL 8: Kühlung in Wachstumslichtern

COB, QB, Balken – echte Beispiele, echte Temperaturen, echte Fehler

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Growbox ist ein Ofen mit Feuchtigkeit:

  • wenig Platz,
  • schlechte Durchblutung,
  • erhöhte Temperatur,
  • plus Staub und Dampf von Pflanzen.

Jede dort eingesetzte LED-Lampe muss über eine bessere Kühlung verfügen als in der Tabelle angegeben.
Dabei reicht es nicht zu sagen „es glänzt irgendwie“ – denn:

  • LED + Feuchtigkeit + Hitze = Phosphorabbau, verringerte Effizienz,
  • schlechter Kontakt = lokale Erwärmung = tote Pixel,
  • keine Zirkulation = Heizkörper wird zur Heizung.

💡 FALL 1: COB 100 W - passive Kühlung, Platte + Lamellenkühler

Aufstellen:

  • Bridgelux Vero29, 36 V bei 2,8 A
  • Kühlkörper: 120×120×60 mm, vertikale Lamellen
  • Paste: Arctic MX-4
  • Gehäuse: offen, Airflow im Gehäuse

Messung nach 1 Stunde Arbeit:

  • Heizkörper: 57°C
  • COB Bottom (Thermoelement im gebohrten Kanal): ~78°C
  • Karton: 28°C

Anwendung:

  • ✔️ Passive Kühlung funktioniert einwandfrei
  • ✔️ Geräuscharmer, stabiler Betrieb, keine Helligkeitseinbußen
  • ❗ Wenn der Heizkörper horizontal wäre, würde die Temperatur um ~10–15°C steigen

📐 FALL 2: QB 240 W – dünne Aluminiumplatte, rippenlos passiv

Aufstellen:

  • 2× Samsung LM301H 288-Diode
  • Rückplatte: Alu 3 mm, 320×240 mm
  • Keine Paste, Montage mit Abstandshaltern
  • Treiber sofort einsatzbereit (HLG-240H)

Messung nach 1 Stunde:

  • Platte: 72°C
  • Karton: 29°C
  • Helligkeitsabfall: ca. 5% nach Erwärmung

Anwendung:

  • ❗ Aktive Oberfläche zu klein
  • ❗ Keine Paste = punktuelle Erwärmung
  • ✔️ Es funktioniert, aber an der Grenze der akzeptablen Temperaturen

💡 Wenn Sie Paste + gerippte Abdeckung verwenden - gewinnen Sie ~10-15°C

📊 CASE 3: Bar LED 80 W - Profilstrahler mit offener Kühlung

Aufstellen:

  • Aluminium LED Profil 100 cm
  • Dioden 2835, 24 V, 3 A
  • Verklebung mit 3M 8815 Thermoband
  • Aktive Boxenbelüftung (Abluft + Zuluft)

Messung:

  • Profil: 60–62 °C (Mitte), 50 °C (Enden)
  • Karton: 27°C
  • Gleichmäßigkeit: OK
  • LEDs: keine Degradation nach 3 Monaten

Anwendung:

  • ✔️ Das Band funktioniert gut, solange das Aluminiumprofil einen ausreichenden Querschnitt hat
  • ✔️ Gleichmäßige Wärmeverteilung
  • ❗ In einem geschlossenen Gehäuse würde die Temperatur auf über 80 °C steigen

⚠️ Häufige Fehler bei Wachstumslampen:

  • Horizontalheizkörper mit dichten Lamellen (Blockkonvektion)
  • keine Paste oder Pads – die Wärme bleibt auf der LED
  • kein Platz über der Lampe = Luft bewegt sich nicht
  • LED auf Holz/PVC/Kunststoff geklebt (!)

📚 QUELLEN:

  • Praxistests (Growlab, 2024–2025)
  • Samsung – Thermisches Design mit LM301
  • Mean Well – Thermische Fallstudien der HLG-Serie
  • Osram – Leitfaden zum Wärmemanagement von Pflanzenlampen

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Growbox ist eine spezielle Umgebung – man muss sie mit Vorsicht genießen
  • Passive Kühlung? JA - sofern für Box-Bedingungen ausgelegt
  • Jedes 1°C weniger bedeutet eine längere LED-Lebensdauer, ein stabileres Spektrum und weniger Risiko
  • Verlassen Sie sich nicht nur auf das Datenblatt, sondern auf das, was das Thermometer anzeigt.

🛑 MODUL 9: Kühlfehler

Denn selbst die beste LED stirbt, wenn der Strahler auf dem Dach der Lampe sitzt und keine Paste vorhanden ist

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Bei der LED-Kühlung handelt es sich nie um Wunder.
Es geht immer um Physik:

  • die Wärme muss aus dem Chip herauskommen,
  • alle Schichten durchgehen,
  • und in die Luft gehen.

Wenn Sie hier etwas vermasseln, steigt die Temperatur, die LED verliert an Leistung und Sie haben eine Lampe, die schwächer und heißer leuchtet.

❌ FEHLER 1: „Ich habe keine Paste verwendet, da der Heizkörper gut haftet“

  • 🔴 Problem: Mikrorisse = Luft = Drama
  • 🌡️ Wirkung: Überhitzung der Spot-LED, beschleunigte Degradation
  • 🛠️ Lösung: Immer Paste oder Pad (auch dünn) auftragen, auch wenn der Heizkörper poliert ist

❌ FEHLER 2: Heizkörper waagerecht oder nach unten

  • 🔴 Problem: Natürliche Konvektion funktioniert NICHT
  • 🌡️ Effekt: Die Rippen erwärmen sich gegenseitig, anstatt Wärme abzugeben
  • 🛠️ Lösung: Heizkörper vertikal oder zumindest leicht geneigt, vertikale Lamellen

❌ FEHLER 3: Gehäuse fest verschlossen

  • 🔴 Problem: kein Luftaustausch → langsames Ersticken der Lampe
  • 🌡️ Effekt: Der Heizkörper wird zur Heizung, die LED-Temperatur steigt trotz scheinbarer Kühlung
  • 🛠️ Lösung: Entlüftungsöffnungen, Schlitze, passiver Aufwärtsstrom

❌ FEHLER 4: Heizkörper zu klein „weil es schön aussieht“

  • 🔴 Problem: R th zu groß
  • 🌡️ Auswirkung: LED-Temperatur > 90°C, Abnahme des Lichtstroms
  • 🛠️ Lösung: Zählen Sie nach Watt und R th , nicht nach Aussehen – 240 W LED benötigt ~1500 cm² aktiven Strahler

❌ FEHLER 5: LED-Streifen ohne Kühlkörper

  • 🔴 Problem: Der Kleber leitet die Wärme nicht ab – er löst sich von selbst ab
  • 🌡️ Effekt: Dioden erhitzen sich, werden matt, gehen aus
  • 🛠️ Lösung: Aluminiumprofil + Wärmeleitband oder Kleber

❌ FEHLER 6: Lüfter nicht richtig installiert

  • 🔴 Problem: Blasen von oben oder blind
  • 🌡️ Effekt: Turbulenzen, Luft verlässt den Kühler nicht
  • 🛠️ Lösung: Blasen von unten / seitlich, im Einklang mit der natürlichen Strömung

❌ FEHLER 7: LED auf Holz/Kunststoff geklebt

  • 🔴 Problem: Wärmeleitfähigkeit ≈ 0
  • 🌡️ Effekt: LED hält die gesamte Wärme im Inneren
  • 🛠️ Lösung: Nur Metalloberflächen, vorzugsweise eloxiertes Aluminium

❌ FEHLER 8: „Es funktioniert irgendwie, deshalb prüfe ich es nicht.“

  • 🔴 Problem: keine Messungen = keine Informationen
  • 🌡️ Effekt: LED kann bereits am Rande des Todes sein und Sie wissen nichts
  • 🛠️ Lösung: Messen Sie die Temperatur nach 30-60 Minuten Betrieb - wenn Sie >80°C am Heizkörper haben, laufen Sie auf Kredit

📚 QUELLEN:

  • Samsung – Fehler beim thermischen LED-Design
  • Cree – Feldausfälle aufgrund schlechter thermischer Schnittstellen
  • Noctua – Lüfterfehlausrichtung in Kühlsystemen
  • IEC 60598 – Häufige Fehler in geschlossenen LED-Leuchten

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Bei der LED-Kühlung sind keine Wunder nötig – machen Sie nur keine dummen Fehler
  • Paste, vertikale Position, freier Luftstrom – das ist die absolute Basis
  • Wenn Sie es einmal richtig machen, funktioniert es jahrelang. Wenn Sie es jedoch einmal falsch machen, funktioniert es möglicherweise nicht einmal einen Monat lang.

🧪 MODUL 10: Kühltest

Sie brauchen kein Labor. Sie müssen nur wissen, was Sie berühren, was Sie messen und was das bedeutet.

🧠 EINLEITUNG – Der gesunde Menschenverstand:

Mit LEDs müssen Sie nicht auf einen Ausfall warten.

  • Sie gehen nicht kaputt wie eine Glühbirne.
  • Sie verschwinden langsam,
  • leuchten immer weniger,
  • bis sie nicht mehr „wie früher“ leuchten.

Aus diesem Grund ist der Kühltest kein Bonus, sondern ein obligatorischer Teil der Installation.
Besser 10 Minuten mit dem Thermometer als 10 Tage mit Beschwerden.

🌡️ TEIL 1: Was und wie messen?

Werkzeug Wofür?
IR-Thermometer Schnelle Messung der Kühler-, COB- und Boardtemperatur
Sonde K (Thermoelement) genaues Vermessen des COB-Anschlusses (z.B. durch eine Bohrung im Radiator)
Finger Erkennung von Unterschieden, Hotspots, verdächtigen Stellen
Multimeter mit Temperatursensor langsamer, aber ausreichend für passive Tests
Wärmebildkamera (optional) vollständige Heatmap – ideal, aber nicht notwendig

⏱️ TEIL 2: Wann messen?

  1. Schalten Sie die Lampe ein.
  2. Warten Sie mindestens 30 Minuten, bis sich das System beruhigt hat.
  3. Messen:
    • Fleck auf dem Heizkörper,
    • auf der LED (wenn Sie Zugriff auf die Rückseite des COB haben),
    • an Steckern/Kabeln bei Selbstmontage

🔥 TEIL 3: Welche Temperaturen sind okay und wann wird es heiß?

Element „Gesunde“ Temperatur Alarm
Passivstrahler 35–65 °C >75°C
COB-Unterstützung / QB-Unterstützung 45–80 °C >85°C
LED-Streifen 40–60 °C >70°C
Stecker/Kabel max. 10°C über Umgebungstemperatur wenn >50°C → etwas berührt nicht

📌 LEDs haben oft T j max = 105°C
→ wenn der Heizkörper 75°C hat und R th LED → Heizkörper = 0,5 K/W @ 50 W → Sie sind an der Grenze

🖐️ TEIL 4: Der „Finger“-Test – ungenau, aber er funktioniert

  • Warm aber erträglich = wahrscheinlich 45-55°C
  • Sie können es nicht länger als 3 Sekunden halten = >65°C
  • Es kocht sofort = 80–90°C → definitiv zu viel

✅ Funktioniert besonders gut zum Testen von LED-Streifen und -Leisten
✅ Ermöglicht das Auffinden lokaler Überhitzungen (z. B. Pad mit zu geringem Druck, defekte Diode)

📈 TEIL 5: Beobachtung im Zeitverlauf – was ändert sich?

  • Stabilisiert sich die Temperatur nach 20–30 Minuten?
  • Leuchtet die LED beim Start und nach dem Aufwärmen mit der gleichen Intensität?
  • Ist der Heizkörper frei von Hotspots (ein Unterschied von 10–20 °C bei einem Heizkörper ist ein schlechtes Zeichen)?
  • Erhöht sich die Lüftergeschwindigkeit drastisch (bei thermischer Steuerung)?

💡 Stille bedeutet nicht Frieden – es kann bedeuten, dass die LED in Stille kocht.

📚 QUELLEN:

  • Fluke – Wärmemessung für Elektronik
  • CREE – Anwendungshinweis: LED-Übergangstemperaturprüfung
  • Osram – Diagnose vor Ort bei thermischen Ausfällen
  • IEC 60598-2-1 – Messung der Betriebstemperatur in Leuchten

✅ SCHLUSSFOLGERUNGEN:

  • Messen. Beobachten. Nicht raten.
  • Bei >75°C am Heizkörper – Kontakt, Oberfläche, Belüftung prüfen
  • Gut gekühlte LED leuchtet besser, länger, stabiler
  • LED, die heiß wird = LED, deren Zustand bald schlechter wird

✅ ENDE

Bei der LED-Kühlung geht es nicht um den Lüfter. Es geht um den Fluss – von Wärme, Luft und Logik.

Am Ende des Tages:

  • ein Heizkörper ist keine Dekoration – er ist ein technisches Werkzeug,
  • Die Paste ist kein Schmiermittel, sondern eine wichtige Wärmeschicht.
  • und die Temperatur einer LED ist kein „Auge“ – sie ist ein Parameter, der über ihr Leben und ihren Tod entscheidet.

Passive Kühlung? Funktioniert – wenn man sie clever konzipiert.
Aktiv? Geht auch – solange man kein Windrad-Chaos anrichtet.
Hybrid? Manchmal ist das die einzige Möglichkeit, eine 300W LED in Form zu halten.

Sie brauchen kein Labor, um zu wissen, ob Ihre Lampe sicher ist.
Sie müssen nur wissen, wo Sie das Thermometer platzieren müssen – und warum das überhaupt wichtig ist.

Danke fürs Lesen.
Nun lass die Lampe lange brennen. Und kühl.

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