Mikro-Peltierkühler

Die Micropelt GmbH kündigt eine neue Generation hocheffizienter Micro-Peltier-Kühler (TEC) an. Die MPC-D40x Reihe bietet dank ihrer patentierten Mikrostruktur-Technologie auf einer Grundfläche von 1 mm² mehr als 50 thermoelektrische Schenkelpaare, die etwa 30 Ohm Innenwiderstand erzeugen.

Die Systemarchitektur der Laserkühlung wird mit der neuen TEC-Generation nicht nur vereinfacht, sie kann auch mit preiswerten Massenbauteilen realisiert werden. Die Schwelle, ab der aus Kostengründen auf Kühlung verzichtet werden muss, sinkt also. Laser-Module sowie andere aktive und passive Bauteile in der Telekommunikation, Photonik, Optoelektronik und Sensorik können davon profitieren. Die Lebensdauer verlängert sich und höhere Präzision wird realisierbar. Durch optimale Abstimmung von TEC und Regelelektronik kann eine Effizienz von 90 Prozent und mehr erzielt werden.

Das Herstellungsverfahren von Micropelt basiert auf einem Standard-Halbleiterprozess, der sehr kleine Baugrößen erlaubt und mit feinsten Strukturen von 50 bis100 Thermopaaren pro mm² die Fertigung der weltweit kleinsten TECs möglich macht. Konventionelle Thermoelektrik dagegen erreicht höchstens zehn Prozent dieser Strukturauflösung. „Durch unsere Technologie können wir die Bauteile über drei Dimensionen an die Applikation anpassen und neben der Größe auch die elektrischen und thermischen Eigenschaften beeinflussen“, erklärt Dr. Joachim Nurnus, Entwicklungsleiter von Micropelt.

„In unserem 4er Design tauschen wir einen Teil unserer sehr hohen Pumpleistung gegen mehr Widerstand. Dadurch sinkt der Betriebsstrom auf zehn Prozent der Werte konventioneller Peltier-Kühler. Diese erzeugen mit ihren wenigen Thermopaaren einen Innenwiderstand deutlich unter 0,5 Ohm, wodurch der Betriebsstrom meist über 1 Ampere liegt und entsprechend viel Wärme erzeugt.“ Die MPC-D40x Reihe kann bei einem Strom von 200 mA etwa 600 mW Wärme pumpen. Mit dieser Leistungscharakteristik sind sie gut für die Temperaturstabilisierung von kleinen Kantenemittern und VCSEL-Lasern geeignet. „Die Industrie will immer kleinere und energieeffizientere Tranceiver Module“, ergänzt Wladimir Punt, VP Sales & Marketing bei Micropelt. „Wir analysierten die Systemarchitektur und stellten fest, dass bei den geforderten sehr kleinen TECs der Innenwiderstand der Schlüssel ist, um durch Abstimmung mit der Regelelektronik Energieverbrauch und Abwärme entscheidend zu reduzieren. 90 Prozent weniger Betriebsstrom und eine Steigerung von 50 Prozent bei der Effizienz der gesamten thermischen Regelung sind möglich, weil wir einen optimalen Innenwiderstand per Masken-Design erzeugen können.“ Laser-System-Ingenieure sollen damit noch kleinere Komponenten entwickeln können, die gleichzeitig weniger Energie verbrauchen und weniger Abwärme erzeugen.

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