Wenn LED, Wechselrichter oder CPU zu heiß werden

Der Haupt-Prozessor ist das Gehirn eines PCs oder Servers. In jedem Arbeitszyklus werden Milliarden von Transistoren in einem Prozessor aktiviert und deaktiviert. Dieser Vorgang ermöglicht es der Zentraleinheit (CPU), die in den Anweisungen enthaltenen Berechnungen durchzuführen. Dafür fließt viel Strom und es entsteht Wärme, die mit leistungsgerechter Kühlung abtransportiert werden muss – oder der Prozessor wird zu heiß.
Gründe für eine unzureichende Kühlung können z. B. Konstruktionsfehler sein, die eine schlechte Luftzirkulation im Gehäuse verursachen. Die CPU wird schnell heiß. Falls der Lüfter nicht genügend Luft ziehen kann oder blockiert ist, kann auch die Wärme nicht effektiv abgeführt werden. In manchen Fällen reicht die forcierte Lüftung schlichtweg nicht aus, der Computer läuft heiß. Dann kommen Heatpipes oder Wasserkühler in Frage zur Steigerung der Kühlleistung. Insbesondere bei Prozessoren, die häufig und lange im Hochlastbereich arbeiten müssen, helfen fundierte Kühlkörperberechnungen und virtuelle Simulationen, um die erforderliche Kühlleistung festzulegen. Die EKL Entwickler können damit verschiedene Fertigungsverfahren virtuell testen, um die beste und gleichzeitig kostengünstigste Alternative für Ihr Gerät zu finden.

Ein Gehäuse oder Computer wird heiß bei hoher Auslastung der Komponenten, zu gering dimensionierter Kühlung oder einer Ansammlung von Staub, die den Luftstrom behindert. Eine optimale Anordnung der Lüfter, regelmäßige Reinigung und die Vermeidung von Luftstau reduzieren die Gefahr, dass der Computer überhitzt. 
Manche Einbausituationen erlauben es aber nicht, eine permanent gute Luftzirkulation zu gewährleisten. Damit die Prozessor-Hitze dennoch effektiv abgeführt werden kann, sollten alternative Kühllösungen wie Hochleistungskühlkörper, Heatpipes oder Flüssigkühler in das Kühlkonzept miteinbezogen werden.

Die Leistungselektronik in Wechselrichtern muss hohe Spannungen und Ströme verarbeiten, was zu entsprechender Verlustleistung und Abwärme führt. Gleichzeitig sind Wechselrichter oft im Freien verbaut und müssen mit teilweise hohen Umgebungstemperaturen zurechtkommen, welche die Kühlwirkung verringern.
In der Regel wird versucht, ausreichend passive Kühlung durch größere Kühlkörper oder/und mehr Lamellen zu schaffen, um die Oberfläche für die Wärmeabstrahlung zu vergrößern. Diese passive Kühlung ist so gut wie wartungsfrei und daher eine bevorzugte Kühllösung gegen Wechselrichter-Hitze.
Lüfter für Wechselrichter erhöhen durch aktive Kühlung deutlich die Kühlleistung. Das Gebläse der Wechselrichter-Lüfter lässt die Luft im Inneren des Gehäuses besser zirkulieren, sorgt für gute Durchlüftung und vermeidet Hotspots. Die Abwärme wird über die Kühlrippen nach außen abgeführt. Wechselrichter aktiv kühlen muss allerdings gut überlegt sein, denn die Lüfter besitzen eine begrenzte Lebensdauer und müssen gewartet, gegebenenfalls gereinigt oder bei Defekt ausgetauscht werden.

Es ist sehr wichtig, dass Netzteile effektiv gekühlt werden, um Schäden an den elektronischen Komponenten zu vermeiden und eine Brandgefahr zu minimieren. Eine gute Luftzirkulation im PC-Gehäuse, saubere Lüfter und nicht blockierte Luftwege tragen dazu bei, die Betriebstemperatur des Netzteils zu senken. Freie Luftansaugung und ungehinderter Luftabtransport verlängern seine Lebensdauer und helfen, die dahinter liegende Elektronik zu kühlen. 

EKL Marken-Lüfter

LEDs sind für ihre Energieeffizienz und geringe Wärmeentwicklung bekannt, aber unter bestimmten Umständen können auch LED zu heiß werden. Dies liegt daran, dass im LED-Chip Verlustwärme entsteht, die sich sammelt und abgeleitet werden muss. Ohne angemessene Kühlung wird die LED heiß, was zu einer Verringerung der Helligkeit und letztendlich zum Ausfall der LED führen kann (sog. “Hitzetod”). Die ausreichende Dimensionierung der LED-Kühlkörper, LED-Lüfter und insbesondere die richtige Wahl des Fertigungsverfahrens, tragen maßgeblich zur Wärmeableitung bei.

Thermische Simulation von LED-Kühlkörpern

Lithium-Ionen-Akkus haben sich aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und der langen Lebensdauer von bis zu 20 Jahren in der Welt der Photovoltaik als beliebter Solarspeicher durchgesetzt. Die ideale Arbeitstemperatur liegt zwischen 10 und 30 Grad Celsius. Während die Akkus selbst nur wenig Wärme abgeben und gut passiv zu kühlen sind, stellen die Solarladeregler bzw. Batteriemanagementsysteme (BMS) deutlich höhere Anforderungen an eine effiziente Kühlung. Die enthaltene Leistungselektronik muss hohe Ströme überwachen und schalten, dabei entsteht eine entsprechend hohe Verlustleistung. Hierfür bietet EKL diverse Kühllösungen für eine anwendungsspezifische Entwärmung dieser Solarladeregler an.

Die in Stromtankstellen verbaute Leistungselektronik, die für die Umwandlung und Steuerung des Stromflusses zuständig ist, erzeugt viel Wärme. Diese Leistungstransistoren und Thyristoren benötigen daher eine effiziente Kühlung, um sicheres und optimales „Strom tanken“ zu gewährleisten. EKL entwickelt und produziert speziell auf diese Anwendungen ausgelegte Kühlungssysteme. Unsere Angebotspalette reicht von luftgekühlten Hochleistungs-Kühlkörpern bis zur Flüssigkeitskühlung, um die entstehende Wärme abzuleiten und die Leistungsfähigkeit der Ladestation auch bei hohen Umgebungstemperaturen aufrechtzuerhalten.

Die Achsensteuerung - auch "Positionssteuerung" - ist in der Automatisierungstechnik die Grundlage für exakte und koordinierte Bewegungen von Maschinenelementen in einer oder mehreren Achsen. Sind viele und schnelle Bewegungen erforderlich, hat diese Steuerelektronik viel zu tun. Je größer die Maschinen und die Motorenleistung, desto größer die zu schaltenden Ströme und die Verlustleistung. Damit in der Industrieautomation das Ideal der 24/7-Arbeitsleistung der Maschinen mit minimalen Standzeiten erreicht wird, darf die Achsensteuerung nie heiß werden und ausfallen. Mit thermischen Simulationen und Prototypen-Tests kann EKL die ideale Kühllösung entwickeln, die Ihre Positionssteuerung auch bei Spitzenlast und Dauerbetrieb im optimalen Temperaturbereich hält.