Ein Ringlicht für Vieles – LED

Die LED-Produktlinien CORONA-L und CORONA-180

Gastbeitrag

Die „Eierlegende Wollmilchsau“ – welcher Applikationsingenieur hätte sie nicht gerne: die eine Leuchte, die alles kann. Sehen Sie sich die LED-Ringleuchten der Produktreihe CORONA aus dem Hause Büchner Lichtsysteme doch mal genauer an. Zumal auch hier wieder ein paar Kundenwünsche interessant in die Realität umgesetzt wurden.

Bei einem etwas genaueren Blick offenbart diese Produktfamilie, die bisher in zwei Größen und einer verblüffend großen Vielfalt daherkommt, eine Reihe beeindruckender, technischer Details.

Auf die Kühlung kommt es an
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Die CORONA-180 mit einem Gehäusedurchmesser von bis zu. 180 mm. Foto: Büchner
Die CORONA-180 mit einem Gehäusedurchmesser von bis zu. 180 mm.
Foto: Büchner

Das gefräste und eloxierte Alu-Gehäuse vermittelt unmittelbar das Gefühl von Qualität und Solidität. Bei einem Gehäusedurchmesser von 153 bzw. 180 mm gehören diese Leuchten nicht mehr zu den kleinen Ringleuchten und ein Blick auf die rückseitigen, gefrästen Kühlrippen macht klar: hier geht es auch um Leistung. Bereits bei einer Temperaturdifferenz ΔT von nur 25° (Gehäusetemperatur vs. Umgebungstemperatur) strahlt das Gehäuse immerhin eine Leistung von ca. 16 Watt ab und das bei einem Gesamtgewicht von unter 450 Gramm. Dem optimalen, thermischen Design kann bei LED-Systemen nicht genug Aufmerksamkeit gewidmet werden. Nur so bewahren die LED’s einen möglichst „kühlen Kopf“, überhitzen also nicht und bieten die hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer, die der Anwender erwarten darf.

Das ganze Spektrum

Apropos LED’s: Die Leuchten werden mit einer großen Vielfalt an Farben bzw. Spektren angeboten. Vom ultravioletten (UV) über den gesamten visuellen bis hin zum infraroten (IR) Spektralbereich ist alles möglich. Natürlich auch alles zusammen, sprich weiß. Und das mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln zwischen 10° und 120°. Allein daraus ergeben sich schon nahezu 2 Dutzend Varianten. Da bleiben keine Wünsche offen. Darüber hinaus stehen wechselbaren Frontabdeckungen mit unterschiedlichen, optischen Charakteristika zur Verfügung.

Innere Werte
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Das Thermobild beweist: Die Leiterplatten, auf denen die LEDs montiert sind, leiten die Wärme optimal ab und erhöhen damit deren Lebensdauer. Foto: Büchner
Das Thermobild beweist: Die Leiterplatten, auf denen die LEDs montiert sind, leiten die Wärme optimal ab und erhöhen damit deren Lebensdauer. Foto: Büchner

Einige der wirklich interessanten Details offenbaren sich bei näherer Betrachtung des eigentlichen Herzens dieser Leuchtenserie: der Leiterplatte. Die hat es nämlich im wahrsten Sinne des Wortes „in sich“ – so eine Art „Mini-Heatpipes“. Denn auch hier gilt wieder die Forderung nach optimalem Wärmeabfluß auf ein möglichst niedriges Temperaturniveau der LED‘s.

Die Mini-Heatpipes sind in Wirklichkeit eingebettete Kupferprofile mit einer tausendmal höheren thermischen Leitfähigkeit als das umgebende Leiterplattenmaterial. Die insgesamt 128 LED’s sitzen in Form von zwei konzentrischen LED-Ringen auf insgesamt 16 Leiterplattensegmenten, die wie ein Blütenkranz um den zentralen Leiterplatteninnenring angeordnet sind. Da sich jedes der Segmente zum Leuchtenzentrum hin bis zu maximal 45° abwinkeln lässt, kann die Leuchte für die unterschiedlichsten Anwendungen konfektioniert werden. Beispielsweise, um das Licht bei einem definierten Arbeitsabstand optimal auf das Objekt zu fokussieren oder, wie bei einer Dunkelfeldanordnung, das Licht schräg von der Seite auf die Oberfläche zu bringen.
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Die bis zu acht Sektoren der CORONA-Leuchte lassen sich einzeln ansteuern und sind thermisch miteinander verbunden. Foto: Büchner
Die bis zu acht Sektoren der CORONA-Leuchte lassen sich einzeln ansteuern und sind thermisch miteinander verbunden. Foto: Büchner

Genau an diesen 16 Trennlinien zwischen den Segmenten und dem Leiterplatteninnenring stellen die Kupferprofile in genialer Weise alle drei Forderungen sicher. Sie verbinden die LED-Ketten elektrisch, fixieren mechanisch den Kippwinkel und leiten die Wärme aus den Segmenten erst an den Innenring und dann an das Gehäuse ab.

Selbstverständlich wurde nicht nur in den Innenlagen der Leiterplatte mit Hilfe der Kupferprofile der Wärmefluß optimiert. Auch in die Außenlagen, die über Thermovias und Ultraschallbonding an die Innenlagen angekoppelt sind, wurde möglichst viel Kupfer eingebracht, um auch hier eine optimale laterale Wärmeverteilung und Leitung zu erreichen. Die anspruchsvollen Leistungsdaten und Anforderungen an das mechanische und thermische Design dieser Leuchtenlinie waren unter Berücksichtigung akzeptabler Fertigungskosten durch dieses pfiffige Leiterplattendesign gut umsetzbar.

Beliebig schaltbar

Und das elektrische Design setzt dann noch eins drauf. So können die beiden konzentrischen LED-Ringe nicht nur gemeinsam betrieben, sondern auch einzeln geschaltet bzw. gesteuert werden. Das heißt aber auch, dass beispielsweise in kundenspezifischen, zweifarbigen Versionen beide Farben getrennt betrieben werden können.

Alternativ lassen sich die Leuchten mit ihren 16 Segmenten auch in vier bis acht Sektoren organisieren, die einzeln geschaltet bzw. gesteuert werden können. Somit lässt sich bei Bedarf auch die Raumrichtung des abgestrahlten Lichtes selektiv beeinflussen.

Mikroanwendung

Aus der Vielzahl der möglichen Anwendungen, von den einfachen bis hin zu den anspruchsvollen, soll hier eine herausgegriffen werden: Die Firma Lang in Hüttenberg fertigt unter anderem hochwertige Lasergraviermaschinen für feinste Strukturen. Bei einer Größe des Brennfleckes von beispielsweise 25 µm und Genauigkeiten im µ-Bereich ist natürlich eine hochpräzise Positionierung erforderlich, die über eine entsprechend hochwertige Bilderfassung und Verarbeitung gewährleistet werden muss. Die im Sensorkopf integrierte, infrarote CORONA-180 liefert auch bei den oft kritischen, metallischen Oberflächen eine exzellente Ausleuchtung und wird somit den speziellen Anforderung in dieser anspruchsvollen BV-Umgebung gerecht.

Büchner Lichsysteme GmbH

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