Materialien für Kühlkörper
Die Wärmeleitfähigkeit eines Kühlkörpers wird durch seine Materialzusammensetzung, die leitfähige Fläche und die Umgebungstemperatur bestimmt. Aluminium ist die allgegenwärtige Materialwahl für LED-Kühlkörper, obwohl Kupfer eine fast doppelt so hohe Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium hat. Neben seiner Wirtschaftlichkeit, mäßig hohen Wärmeleitfähigkeit und hohen Korrosionsbeständigkeit lässt sich Aluminium auch in großen Mengen mit gängigen Gieß-, Schmiede-, Extrusions- und Bearbeitungsverfahren leicht verarbeiten.
Aluminiumkühlkörper werden nicht immer aus dem reinsten Material hergestellt. Aluminiumlegierungen wurden entwickelt, um die Probleme der Verarbeitbarkeit anzugehen oder eine bestimmte Eigenschaft zu verbessern, obwohl das Vorhandensein der meisten Verunreinigungen die Wärmeleitfähigkeit unweigerlich beeinträchtigen wird. Zum Beispiel wird der Aluminiumlegierung im Allgemeinen Magnesium zugesetzt, um die Zugfestigkeit zu erhöhen. Die Zugabe von Kupfer kann die Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumkühlkörpers verbessern. Die Zugabe von Silizium verbessert die Fließfähigkeit der geschmolzenen Aluminiumlegierung zum Zeitpunkt des Druckgießens. Eine kleine Menge Eisen hilft zu verhindern, dass Stempel durch Schmelzen mit der Aluminiumlegierung verbunden werden.
Einige Kühlkörper haben eine Keramik- oder Stahlkonstruktion. Keramiken haben ähnliche Wärmeleitfähigkeiten wie Aluminium und seine Legierungen. Was die Beleuchtungsindustrie anspricht, sind ihre hohe Dielektrizitätskonstante und die niedrigen Herstellungskosten. Die Herausforderung bei der Verwendung von Keramik besteht darin, dass sie spröde ist und zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung erfordert. Kühlkörper aus Stahl sind in der Regel in LED-Beleuchtungssystemen mit Halterung als Kühlkörper zu finden, wie z. B. Troffer und lineare Hochregalleuchten. Das Gehäuse dieser Vorrichtungen wird typischerweise aus formgepresstem kaltgewalztem Stahl hergestellt. Edelstahl, der eine sehr stilvolle Ästhetik bietet und korrosionsbeständig ist, findet auch seine Anwendung in Beleuchtungssystemen mit Halterung als Kühlkörper. Allerdings sind sowohl kaltgewalzte Stahlbleche als auch Edelstahl weniger leitfähig als Keramik und Aluminium (16-24 W/mK für Edelstahl, 30-67 W/mK für Kohlenstoffstahl).
