Die Forderung nach immer leistungsfähigeren LED-Systemen bei gleichzeitig begrenzten Platzverhältnissen bedeutet eine steigende Anforderung an das Thermomanagement. Dabei trägt eine geringe Chiptemperatur der LED zu einer hohen Effizienz und einer langen Lebensdauer bei. Aufgrund der größeren Anzahl von verkoppelten Elementen, die in unterschiedlichen Disziplinen realisiert werden, ist der Entwicklungsprozess der LED-Systeme sehr komplex. Dabei entsteht Bedarf nach einem disziplinübergreifenden Entwicklungsprozess, der die Aufgaben, Probleme und Anforderungen aller Disziplinen berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine mögliche Verzahnung der relevanten Disziplinen, wie der Optik, des Thermomanagements und der Elektrotechnik mit der ingenieurwissenschaftlichen Vorgehensweise in der Produktentwicklung spezifiziert. Das Ergebnis ist eine Systematik, die den Entwicklungsprozess der LED-Systeme strukturiert und darin geeignete Methoden und Werkzeuge des Thermomanagements einordnet. Die durchgängige Anwendbarkeit der Entwicklungssystematik wurde anhand der Konzipierung zweier Demonstratoren nachgewiesen. Hierbei wurde gezeigt, dass das Zusammenwirken der verschiedenen Disziplinen Potentiale für die Gestaltung neuer Produkte und Anwendungen eröffnet.
The thermal management of LEDs is important for the reliability and optical performance. As a result of increasing LEDs power levels, heat dissipation reserves to be a big challenge for the development of LED engines, especially for large lighting requirements. The product development process for LED devices is very complex due to the integration of many components from various engineering disciplines. Under these circumstances, there is a strong need for the systematic flow which takes into account of interdisciplinary process requiems for developing the LED systems. A systematic approach and timely interlocking of the engineering disciplines for the development of energy-efficient LED devices is proposed in this thesis. This ensures the LED power devices to function fault free in thermal management perspective. The presented systematic flow supports the entire product development process and provides suitable methods and technologies for the thermal management of LEDs. An effectiveness and applicability of the created systematic flow has also been evaluated in this work. To verify it, two different high power LED devices have being developed, realised and tested. It was shown that the close interaction between the engineering disciplines for developing of the lighting systems opens up new LED products and new application possibilities.
Die Forderung nach immer leistungsfähigeren LED-Systemen bei gleichzeitig begrenztem Bauraum bedingt steigende Anforderungen an das thermische Management. Nicht nur die Lebenserwartung, sondern auch optische Eigenschaften, wie der Lichtstrom und die Lichtfarbe, hängen von der Chiptemperatur der LED ab. Als Folge einer ausgeprägten Temperaturabhängigkeit ist der Entwicklungsprozess der LED-Systeme sehr komplex. Diese Komplexität ergibt sich aufgrund der größeren Anzahl von verkoppelten Elementen, die in unterschiedlichen Disziplinen realisiert werden. Aufgrund dieser Tatsache besteht Bedarf nach einem disziplinübergreifenden Entwicklungsprozess, der die Aufgaben, Probleme und Anforderungen aller Disziplinen berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine mögliche Verzahnung der für die fehlerfreie Funktionalität des Thermomanagements relevanten Disziplinenmit der ingenieurwissenschaftlichen Vorgehensweise in der Produktentwicklung spezifiziert. Ergebnis ist eine Systematik, die den Entwicklungsprozess der LED-Systeme strukturiert und darin geeignete Methoden und Werkzeuge des Thermomanagements einordnet. Die Anwendbarkeit der Entwicklungssystematik wurde Anhand der Konzipierung zweier Demonstratoren präsentiert. Hierbei wurde gezeigt, dass das Zusammenwirken der verschiedenen Disziplinen Potentiale für die Gestaltung neuer Produkte und Anwendungen eröffnet.