rückseitige Isolation	Wärmeleitfähig- keits-Koeffizient  (W / m K)	Gehäuse- Temperature (°C)	relativer Lichtstrom (%)
Modul a	Luft	0,02	46	100
Modul b	Steinwolle	0,05	58	74
Modul c	PU-Schaum	0,03	74	53

  Tabelle 1 Temperatur- und Lichtstrommessungen an drei verschieden verbauten LED-  Modulen (Messlabor, Philips
   Lighting Academy).

Vereinfacht lässt sich Tabelle 1 wie folgt zusammenfassen:„Je höher die Betriebstemperatur des LED-Moduls, desto geringer wird dessen abgegebener Lichtstrom“. Übrigens: Alle Ergebnisse dieses Experimentes stimmen mit Labormessungen an unverbauten beziehungsweise auf einer Heizplatte montierten LED-Lampen im Messlabor der Philips Lighting Academy überein.

Mechanismen im Hintergrund

Bei Bezug auf den Wärmeleitfähigkeitskoeffizient weist Luft mit 0,02 W / m K die in der Versuchsanordnung die stärkste Isolationswirkung auf. Damit ist das nicht hinterbaute Modul das am Besten isolierte und müsste eigentlich die höchste Oberflächentemperatur aufweisen.

Die Kühlung der Module über „Wärmeleitung“ kann jedoch nur bei ruhenden Materialien, also in Feststoffen beobachtet werden. Die gemessenen Gehäuse-Betriebstemperaturen von unterhalb 100 °C kühlen sich überwiegend durch Wärmeleitung (Konduktion) und Wärmeströmung (Konvektion) ab. Der Wärmetransportmechanismus Wärmestrahlung kann bei den im Versuch erreichten niedrigen Oberflächentemperaturen vernachlässigt werden.

So ist die Modul a) umgebende Luft in ständiger Bewegung und eignet sich trotz des geringerem Wärmeleitfähigkeitskoeffizient im Vergleich zu Steinwolle und PU-Schaum hervorragend zum Wärmeaustrag über Wärmeströmung. Die Kühlrippen unterstützen die Luftströmung entlang des Moduls wesentlich und tragen so zu einer höheren Effizienz des Leuchtmittels bei
(siehe auch Abb. 3).

Im Gegensatz dazu ist durch die Abdeckung der Rückseite mit Steinwolle bei Modul b) in der Versuchsanordnung der Luftzutritt schon stark behindert. Die völlige Verkapselung der Rückseite mit PU-Schaum von Modul c) unterbindet den direkten Luftaustausch: Das Modul heizt sich auf, bis sich bei 74° C Gehäusetemperatur ein thermisches Gleichgewicht mit der Umgebung einstellt. Die überschüssige Wärme wird nun hauptsächlich über die Moduloberfläche sowie die seitlichen Holzwände abgeführt und verursacht so eine bemerkenswerte Verringerung des relativen Lichtstroms um 47 Prozent.

Ergebnis und Zusammenfassung

Hochleistungs-LEDs geben je nach Wirkungsgrad und Farbe etwa 15 - 45 Prozent Licht ab. Zwischen 55 – 85 Prozent der aufgenommen elektrischen Energie müssen dabei über die Gehäusewand des LED-Moduls und LED-Leuchte abgeführt werden.

Bei den niedrigen Chiptemperaturen von 80 bis150°C, ist eine vollständige Kühlung des Leuchtmittels durch direkte Wärmeabstrahlung technisch unmöglich. Aus diesem Grund kommt der thermischen Verbauung der LED eine ungleich wichtigere Rolle zu, als bei klassischen Lichtquellen. Wie im Experiment anschaulich dargestellt, mindert Wärmestau, hervorgerufen durch einen unsachgemäßen Verbau beziehungsweise eine unterbrochene Kühlung den Lichtstrom bis beinahe 50 Prozent. Zusätzlich wird die Lebenserwartung des Leuchtmittels sowie der integrierten Steuerelektronik durch diese Temperaturen deutlich reduziert.