LED汽车前大灯散热与光衰研究

LED汽车前大灯散热与光衰研究

　　众所周知，半导体材料在工作时受环境温度影响较大。大功率LED的光电转换效率更低，工作过程中只有10%~25%的电能转换成光能，其余的几乎都转换成热能。加之汽车前大灯安装在炙热的发动机舱内，高温水箱、引擎、排气系统所产生的热将LED前大灯置于严酷的环境中。传统车灯灯泡所产生的热远高于LED,但灯泡输出的亮度不会因为热而变化，其热设计的重点是壳体内的均温设计。而LED的光输出却会因为自身的热或来自发动机舱的高温而影响本身PN结温稳定，LED光通量ФV和波长等重要参数受到PN结温的直接影响，这种不良的温度循环将导致发光效率和寿命急剧下降。因此散热成为LED作为光源设计的重要课题。

　　汽车前大灯的散热技术

　　被动散热与主动散热

　　通常的散热设计中，焊装大功率LED的电路板被紧紧固定在散热器上。LED工作时所产生的热量通过传导方式经由电路板被传导到热传导率较好的铝质散热器上。铝质散热器的翼片与空气大面积接触将热散发开来。为了有效地减小散热器和电路板之间的热阻，其间填充了导热介质。选用的散热器其翼片形状和面积是可以满足LED大灯散热方案的设计。这种散热方式我们称之为被动散热。

　　主动散热常用液冷、热管、风冷等方式。由于液冷使用的液体必须在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，热管则依靠高导热性能的传热元件在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，二者都不适合车灯内使用。风冷散热具有价格较低、安装简单等优点最为常用。针对被动散热方式存在的散热器中心区域温度相对集中的情况，加装风扇强制对流后（见图1），对缓解散热器温度不均匀有明显效果。

　　LED散热通道设计

　　加装风扇后强制对流