Leiterplattentechnologien bei LED Arbeitsscheinwerfern

Studienarbeit , 2013 , 53 Seiten , Note: 1,0

Elektrotechnik

Etwa 95% der Informationen werden im Straßenverkehr visuell wahrgenommen. Dazu dienen Abblendlicht, Fernlicht, Bremsleuchten, Fahrtrichtungsanzeiger oder auch Innenraumbeleuchtung. Analog zum Abblendlicht, welches der Ausleuchtung des Straßenraumes vor dem Fahrzeug dient, haben Arbeitsscheinwerfer den Zweck der Beleuchtung der Arbeitsfläche von Fahrzeugen wie etwa Einsatzfahrzeugen oder Land- und Forstwirtschaftlichen Geräten unabhängig von Tageslicht.

Ein wesentlicher Bestandteil eines guten LED Arbeitsscheinwerfers ist eine zuverlässige Leiterplatte. Die vorliegende Arbeit behandelt einige Grundlegende Aspekte der Leiterplattentechnologien. Das Thema „Thermomanagement“ erstreckt sich über die gesamte Produktentwicklung. Es stehen einige Technologien zur Verfügung um diesem Problem Herr zu werden: Metallkernleiterplatten, Kupferinlays, Durchkontaktierungen, Dickkupferleiterplatten und auch Wärmeleitfolien. FR4 Platinen ohne Maßnahmen zum Thermomanagement sind nicht geeignet.

Bezüglich der Applikationen auf verschiedenen Leiterplatten gibt es aufgrund von verschiedenen Materialkombinationen einiges zu beachten. Verschiedene LED Bauformen, Temperaturgrenzwerte, Leiterplattenkennzahlen. Lebensdauerbetrachtungen werden derzeit nicht angestellt, es gibt aber Möglichkeiten sich dem Thema zu widmen: Umweltsimulationsprüfungen unter hoher Temperatur sind ein effiziente Methode.

Eine Messung belegt, dass der Einsatz von Wärmeleitfolien notwendig ist. Weiters wird die hohe Effizienz eines guten Dielektrikums bewiesen. Ein Vergleich der verschiedenen genannten Technologien zeigt eindeutig, dass Kupferinlays und Metallkernleiterplatten sehr gute Ergebnisse erzielen.

Inhalt

1 Abbildungsverzeichnis

1.1 Tabellenverzeichnis

2 Abkürzungsverzeichnis

3 Leiterplattentechnologien bei LED- Arbeitsscheinwerfern - Inhalt
3.1 Technologies of Printed Circuit Boards in LED Worklamps - Abstract

4 Einführung – Besonderheiten von LED Arbeitsscheinwerfern
4.1 Historie
4.2 Aufbau
4.3 Anforderungen
4.4 Photometrische sowie thermische Grundgrößen und Kennzahlen
4.4.1 Photometrie
4.4.2 Thermik

5 Die aktuellen Leiterplattentechnologien
5.1 FR4
5.1.1 Aufbau PCB bezüglich Leiterschicht
5.2 Metallkernleiterplatte

6 Leiterplattendesign hinsichtlich effizienter Wärmeleitung
6.1 Grundlagen Wärmeleitung – Spezifisch für PCBs
6.2 Dielektrikum
6.3 Thermal Vias
6.4 Kupferinlay
6.5 Dickere Leiterbahnen
6.6 Wärmeleitfolien- u. Pasten

7 Bauformspezifische Applikation von LEDs auf unterschiedlichen Leiterplatten
7.1 Thermische Eigenschaften von LEDs
7.2 Bauformen/Konfigurationen von LEDs
7.2.1 THT (Through Hole Technlogy)
7.2.2 SMD (Surface Mounted Devices)
7.3 Kombinationen mit Leiterplatten
7.3.1 Keramikpackage

8 Möglichkeiten der Lebensdauerabschätzung
8.1 Allgemeines
8.1.1 Badewannenkurve
8.1.2 Lebensdaueruntersuchungen - Versuche
8.1.3 Versuche Beschleunigen - Arrheniusbeziehung
8.2 Lebensdauerbetrachtungen bei High Power LEDs
8.3 Berechnungen
8.3.1 Beschleunigungsfaktor für Simulationen nach Arrhenius
8.3.2 Siemens Norm 29500
8.4 Sonstige Überlegungen

9 Praktische Messungen
9.1 Veranschaulichende Wärmemessung einer High Power LED
9.2 Vergleichsmessung verschiedener Dielektrika
9.3 Messungen an diversen Musterplatinen
9.4 Notwendigkeit einer Wärmeleitfolie

10 Zusammenfassung und Ausblick
10.1.1 CoB (Chip on Board)

11 Literaturverzeichnis

12 Internetquellen

• Hochschule: Johannes Kepler Universität Linz (Technisch- Naturwissenschaftliche Fakultät)
• Veranstaltung: Optoelektronik
• Note: 1,0
• Autor: Alber Krammer (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2013
• Seiten: 53
• Katalognummer: V1165410
• ISBN (eBook): 9783346574954
• ISBN (Buch): 9783346574961
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: LED, PCB, Leiterplatte, Arbeitsscheinwerfer, Kupferinlay, Metalcore