Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSAusreichende Kühlung von wärmeempfindlichen Bauteilen ist in vielen Gebieten der Technik unerlässlich. Ein Verfahren zur bildgebenden Untersuchung und Quantifizierung von Wärmepfaden soll dabei helfen, Schwachstellen aufzuspüren und zu bewerten.
In den letzten Jahren hat sich die Leuchtdiode (LED) als universelle künstliche Lichtquelle etabliert. Sie sind traditionellen Leuchtmitteln sowohl in Effizienz als auch in Langlebigkeit weit überlegen. Allerdings führt bei Leuchtstoff-basierten Weißlicht-LEDs die Konvertierung von blauem in gelbes Licht zu einer starken Erwärmung des Leuchtstoffs und somit der LED. Insgesamt wird etwa 25 Prozent der elektrischen Energie, die den LED-Chip erreicht, in Wärme umgewandelt. Erhöhte Temperaturen beschleunigen Alterungsprozesse und die Lebenszeit der LED und damit der Leuchte sinkt. Das Wärmemanagement ist somit ein wichtiger Teil in der Entwicklung einer Leuchte. Während der innere Aufbau der LED hinsichtlich des Wärmetransports bereits durch ihren Hersteller optimiert wird, liegen die weiteren Komponenten des Wärmepfads, in der Verantwortung des Leuchtenherstellers.
Infrarotthermografie ist eine kontaktfreie Methode zur effizienten Messung der Oberflächentemperatur. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, die Temperatur auf einer ausgedehnten Fläche zu messen. Obwohl statische Temperaturaufnahmen es ermöglichen, übermäßig warme Bereiche eines Prüflings zu lokalisieren, liefern sie keine detaillierten Informationen darüber, welche Komponente des Wärmepfades die Schwachstelle darstellt. Um diese Herausforderung anzugehen, wurde am Fraunhofer-Anwendungszentrum für Anorganische Leuchtstoffe in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Südwestfalen ein bildgebendes Verfahren entwickelt, dass diese Schwachstellen aufspürt und bewertet. Hierzu wurde ein Algorithmus zur Auswertung zeitaufgelöster Temperaturmessungen entwickelt, der eine bildliche Darstellung der thermischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten eines Wärmepfades ermöglicht. Aufgrund des schlechteren thermischen Kontakts können so beispielweise Schwachstellen in der Verlötung zwischen LED und Leiterplatte erkannt werden.
