LED Thermische Simulation
Wärmemanagement und Lebensdauer-Vorhersage
⚡ Kurzantwort
Thermische Simulation berechnet die Wärmeverteilung in LED-Leuchten mittels FEM (Finite-Elemente-Methode).
Ziel: Junction-Temperatur <85°C für maximale Lebensdauer. Jede 10°C über Limit halbiert die LED-Lebensdauer.
🌡️ Kritische Temperaturwerte
| Parameter | Zielwert | Maximum | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Junction-Temperatur (Tⱼ) | <85°C | 125°C | Lebensdauer, Effizienz |
| Solder-Point (Tsp) | <65°C | 105°C | Lötstellen-Integrität |
| Case-Temperatur (Tc) | <75°C | 90°C | Gehäuse-Sicherheit |
| Umgebung (Ta) | 25°C | 50°C | Einbausituation |
🖥️ Professionelle Simulations-Software
ANSYS Icepak
Industriestandard für komplexe 3D-Thermosimulation. CFD-basiert mit automatischer Mesh-Generierung.
EnterpriseMentor FloTherm
Spezialisiert auf Elektronikkühlung. SmartPart-Bibliothek für schnelle Modellierung.
EnterpriseCOMSOL Multiphysics
Gekoppelte Simulation (Thermisch + Elektrisch + Mechanisch). Ideal für Forschung.
ForschungSimcenter FLOEFD
CAD-integrierte CFD. Direkt in SolidWorks, Creo oder NX nutzbar.
CAD-Integration📋 Simulations-Workflow
- 1
CAD-Import & Vereinfachung
3D-Modell importieren, irrelevante Details entfernen (Schrauben, kleine Features)
- 2
Materialdefinition
Wärmeleitfähigkeit für Aluminium (205 W/mK), Kupfer (385 W/mK), PCB (~0.3-1 W/mK)
- 3
Wärmequellen definieren
LED-Chips mit Verlustleistung (P = U × I × (1 - Effizienz), ca. 30-50% der elektrischen Leistung)
- 4
Randbedingungen setzen
Umgebungstemperatur, Konvektion (natürlich/erzwungen), Strahlung
- 5
Mesh & Berechnung
Automatisches Mesh verfeinern, stationäre oder transiente Lösung berechnen
- 6
Analyse & Optimierung
Hotspots identifizieren, Kühlkörper-Design anpassen, Parameterstudien
❓ Häufige Fragen
Brauche ich für jede LED-Leuchte eine Simulation?
Nicht unbedingt. Bei Standard-Designs mit bewährten Kühlkörpern reicht oft eine Überschlagsrechnung. Simulation lohnt sich bei:
- Hoher Leistungsdichte (>1W/cm²)
- Kompakten Gehäusen ohne Konvektion
- Neuen LED-Typen ohne Referenzdaten
- Kritischen Anwendungen (Automotive, Medizin)
Wie genau sind thermische Simulationen?
Bei guter Modellierung: ±5-10% Abweichung zur Messung. Hauptfehlerquellen:
- Unbekannte Wärmeleitpaste-Qualität
- Vereinfachte Konvektions-Modelle
- Streuung der LED-Chip-Eigenschaften