Cool LEDs! Warum das Kühlen von Leuchtdioden so wichtig ist

Es ist ganz einfach: Je besser das Wärmemanagement einer LED-Lampe, desto größer ist ihre Lichtausbeute und umso länger ist auch ihre Lebensdauer. Deshalb kommt es beim Einsatz der umweltschonenden Halbleitertechnik immer auf eine ausreichende Kühlung an. Denn LEDs verwandeln elektrische Energie nur zu etwa 35 Prozent in sichtbares Licht – den Rest in Wärme. Und diese Wärme muss über die Leiterplatte und einen Kühlkörper abgeführt werden, um eine Überschreitung der maximal zulässigen Arbeitstemperatur von LED-Chips über einen längeren Zeitraum und den damit verbundenen Hitzetod zu vermeiden. Wir erklären Ihnen deshalb, was Sie beim Kauf und der Montage von LED-Einbauleuchten beachten müssen.

Bei Einbaudownlights nicht zu sehen, aber unverzichtbar: Das schwarze Kühlgerippe, das für den Abtransport der Wärme bei LED-Leuchten zwingend notwendig ist. Fotos: Prediger

Bei Einbaudownlights zwar nicht zu sehen, aber absolut unverzichtbar: Das schwarze Kühlgerippe, das bei LED-Leuchten für den Abtransport der Wärme zwingend notwendig ist. Fotos: Prediger

Spätestens seit dem europaweiten Verbot der Glühlampe sind LEDs in aller Munde, denn ihre Vorteile gegenüber altbekannten Leuchtmitteln liegen auf der Hand: LEDs sind wesentlich energiesparender, überzeugen durch eine gute Lichtleistung, sie sind um ein Vielfaches kleiner und dabei auch noch langlebiger als herkömmliche Leuchtmittel. Vorausgesetzt, LEDs verfügen über einen ausreichend großen Kühlkörper und werden korrekt eingebaut.

Gutes Wärmemanagement verhindert den Hitzetod von LEDs

Die Kühlkörper von LED-Lampen und -Leuchten sollten – bei passiver Kühlung – stets groß genug sein, um die nach der Inbetriebnahme entstehende Abwärme der LED-Module abtransportieren zu können. Trotzdem darf der Platzvorteil, den die kleinen LEDs gegenüber Glüh- und Energiesparlampen haben, natürlich nicht gänzlich verloren gehen. Die Entwickler sind genau deshalb dazu übergegangen, bei Einbauleuchten und Downlights so genannte stranggezogene Kühlkörper aus wärmeleitfähigem Aluminium einzusetzen, in Form eines so genannten Kühlgerippes oder mit sternförmig angeordneten Lamellen. Durch diese Bauart wird die Oberfläche des Kühlkörpers um ein Vielfaches vergrößert, was sich wiederum positiv auf die Wärmeabgabe an die Umgebung auswirkt. Auch in Sachen Gewicht, Preis und mechanischer Festigkeit ist der Aluminium-Kühlkörper kaum zu überbieten und deshalb längst Standard bei der Leuchtenfertigung. Alternativ gibt es wesentlich effizientere, gleichzeitig aber auch viel teurere Kühlkörper aus Keramik oder Kupfer. Der Kunde hat hier einmal mehr die Qual der Wahl, entscheidet sich in den meisten Fällen aber für die Aluminium-Variante, weil diese das bessere Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

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Aktive oder passive Kühlung? Das kommt auf den Einsatzweck an

Es gibt mittlerweile vielfältige Möglichkeiten, komplette LED-Leuchten ganz dezent in den Kühlkörper und umgekehrt auch Kühlkörper in die LED-Leuchten zu integrieren, so dass dieser gar nicht mehr sichtbar ist. Form und Größe des Kühlkörpers hängt dabei aber nicht nur vom Kundenwunsch, sondern auch von der maximalen LED-Chiptemperatur, vom zulässigen Gewicht der Leuchte und nicht zuletzt vom zur Verfügung stehenden Einbauraum ab. Wird die LED sogar aktiv – also durch einen elektrischen Lüfter oder die Zufuhr von Kühlflüssigkeit – gekühlt, ist eine noch kompaktere Bauweise des Leuchtmittels bzw. der Leuchte möglich. Anders als bei der passiven Kühlung geht die aktive Kühlung durch einen Lüfter immer mit einem teilweise deutlich hörbaren Geräuschpegel einher, der vor allem beim Einsatz in den eigenen vier Wänden als störend empfunden werden kann. Und: Ist der Lüfter defekt, wirkt sich das in jedem Fall negativ auf die LED-Leuchte aus, die aufgrund fehlender Kühlung ganz schnell Schaden nehmen und den Hitzetod sterben wird.

Kühlgerippe ermöglicht schnellere Wärmeaufnahme und bessere Wärmeverteilung

Es gibt auch LED-Leuchten mit kleinerem Kühlkörper für kleine Einbauhöhen. Zum Beispiel das Modell P.34.14 von Prediger.

Es gibt auch LED-Leuchten mit kleinerem Kühlkörper für geringe Einbauhöhen. Zum Beispiel das Modell P.34.14 von Prediger.

Bei unseren Prediger-Downlights und -Einbauleuchten setzen wir unter anderem deshalb auf die wesentlich zuverlässigere Passivkühlung mit Hilfe eines zylinderförmigen Aluminium-Körpers, der das Kühlgerippe vollkommen umschließt. Diese Konstruktion ermöglicht eine wesentlich schnellere Wärmeaufnahme und somit auch eine bessere Wärmeverteilung, was sich wiederum äußerst positiv auf die Lichtleistung und die Lebensdauer unserer LED-Leuchten auswirkt. Um aber trotzdem den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, bieten wir unsere runden Downlights seit kurzem neben der Standard-Variante auch mit einem besonders flachen LED-Modul an. Insbesondere für Decken mit geringer Einbauhöhe eignen sich zum Beispiel die beiden Prediger-Leuchten P.34.13 und P.34.14. Ganz wichtig ist es allerdings, beim Einbau immer einige grundlegende Sicherheitsabstände zu beachten. In der Einbaustelle sollten über dem Kühlkörper stets 3, eher 5 cm Platz bleiben. Rund um die Leuchte ebenfalls, damit die Wärme vernünftig abgeleitet werden kann, die LEDs dementsprechend auch bei längerem Betrieb einwandfrei funktionieren und so ihre mittlere Lebensdauer von 20.000 Stunden erreichen.

Rechtzeitige Planung von Einbauleuchten ist das A und O

Vor dem Leuchteneinbau muss unbedingt die Beschaffenheit der Decke überprüft werden. Betondecken sind in der Regel problemlos für die Montage von Einbauleuchten geeignet, weil der Baustoff Beton nicht entflammbar ist und gleichzeitig genügend Kapazität bietet, um die Wärme des LED-Moduls vernünftig abzuleiten. Befindet sich in der Zwischendecke dagegen Dämmmaterial, muss dieses großzügig rund um die Leuchte entfernt werden, ein Einbautopf für die Leuchte ist dann ebenfalls dringend erforderlich. Besondere Vorsicht ist natürlich auch bei Holzdecken geboten. Um voll und ganz auf Nummer sicher zu gehen, ist eine frühzeitige und fachmännische Lichtplanung bei Downlights immer zu empfehlen – und zwar möglichst vor dem Bau, damit die benötigten Einbautöpfe gleich mit in die Decke eingelassen werden können. Ein nachträgliches Einbauen von Downlights ist zwar in vielen Fällen grundsätzlich möglich, allerdings wesentlich planungsintensiver und deshalb immer auch mit vermeidbaren Mehrkosten verbunden.

Tipp: Falls Sie Hilfe bei der Lichtplanung brauchen, die Prediger Lichtberater stehen Ihnen gern mit Rat und Tat zur Seite.

Beim Einbau von LED-Leuchten muss in der Decke genügend Platz sein, schließlich geben Leuchte und Treiber bei längerem Betrieb recht viel Wärme ab.

Beim Einbau von LED-Leuchten muss in der Decke genügend Platz sein, schließlich geben Leuchte und Treiber bei längerem Betrieb recht viel Wärme ab. Grafik: Prediger

1. September 2015, Christian Buchholz
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