傳統(tǒng)鹵素汽車(chē)燈泡所產(chǎn)生的熱遠(yuǎn)高于LED，但燈泡輸出的亮度不會(huì)因?yàn)闊岫兓?，其熱設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是殼體內(nèi)的均溫設(shè)計(jì)。而LED的光輸出卻會(huì)因?yàn)樽陨淼臒崃繜o(wú)法及時(shí)排除，而嚴(yán)重影響發(fā)光效率和壽命急劇下降。因此散熱成為L(zhǎng)ED汽車(chē)大燈設(shè)計(jì)的重要課題。

眾所周知，半導(dǎo)體材料在工作時(shí)受環(huán)境溫度影響較大。大功率LED的光電轉(zhuǎn)換效率更低，工作過(guò)程中只有10%～25%的電能轉(zhuǎn)換成光能，其余的幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能。加之汽車(chē)前大燈安裝在炙熱的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，高溫水箱、引擎、排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量將LED前大燈置于酷暑環(huán)境中。今天跨越小編就帶大家探究目前汽車(chē)前大燈的散熱技術(shù)到底有哪些，您的愛(ài)車(chē)又是哪種技術(shù)呢？

汽車(chē)主流前大燈的散熱技術(shù)介紹

被動(dòng)散熱與主動(dòng)散熱

通常的散熱設(shè)計(jì)中，焊裝大功率LED的電路板被緊緊固定在散熱器上。LED工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)方式經(jīng)由電路板被傳導(dǎo)到熱傳導(dǎo)率較好的鋁質(zhì)散熱器上。鋁質(zhì)散熱器的翼片與空氣大面積接觸將熱散發(fā)開(kāi)來(lái)。為了有效地減小散熱器和電路板之間的熱阻，其間填充了導(dǎo)熱介質(zhì)。選用的散熱器其翼片形狀和面積是可以滿足LED大燈散熱方案的設(shè)計(jì)。這種散熱方式我們稱之為被動(dòng)散熱。

主動(dòng)散熱常用液冷、熱管、風(fēng)冷等方式。由于液冷使用的液體必須在泵的帶動(dòng)下強(qiáng)制循環(huán)帶走散熱器的熱量，熱管則依靠高導(dǎo)熱性能的傳熱元件在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來(lái)傳遞熱量，二者都不適合車(chē)燈內(nèi)使用。風(fēng)冷散熱具有價(jià)格較低、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)最為常用。針對(duì)被動(dòng)散熱方式存在的散熱器中心區(qū)域溫度相對(duì)集中的情況，加裝風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流后，對(duì)緩解散熱器溫度不均勻有明顯效果。

 LED散熱通道設(shè)計(jì)

加裝風(fēng)扇后一般為了加強(qiáng)強(qiáng)制對(duì)流的效果。LED會(huì)被焊在雙面敷銅層的印制板(PCB)上，LED的底面與PCB的敷銅面焊在一起，為提高散熱效率，以較大的敷銅層作散熱面。這是一種最簡(jiǎn)單的散熱結(jié)構(gòu)。

目前OSRAM公司生產(chǎn)的LEUMD1W4是最大功率的一種汽車(chē)LED前大燈。我們可以看到管芯散熱設(shè)計(jì)選用了一種更利于散熱的LE3S封裝。這種封裝的特點(diǎn)是，以面積較大的銅合金散熱墊為基座，管芯固定在基座中央。同時(shí)將LED基座與鋁基板接觸區(qū)域的絕緣介質(zhì)剝離，使銅合金基座與鋁基板直接接觸。基座上的熱直接傳導(dǎo)至LED的外部。這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)去處了管芯和基座之間的介質(zhì)減少了熱阻，更直接地將管芯的結(jié)溫導(dǎo)出(見(jiàn)圖1)。

LEUMD1W4汽車(chē)LED前大燈主要散熱路徑是：管芯→銅合金基板→鋁基板→散熱器或機(jī)殼→環(huán)境空氣（見(jiàn)圖2）。若LED的結(jié)溫為T(mén)J，環(huán)境空氣的溫度為T(mén)A，散熱墊底部的溫度為T(mén)c(TJ>Tc>TA)，在熱傳導(dǎo)過(guò)程中，各種材料的導(dǎo)熱性能不同，即有不同的熱阻。管芯傳導(dǎo)到散熱墊底面的熱阻為RJC(LED的熱阻)、HC-200導(dǎo)熱硅膠散熱墊傳導(dǎo)到PCB面層敷銅層的熱阻為RCB、PCB傳導(dǎo)到環(huán)境空氣的熱阻為RBA，則從管芯的結(jié)溫TJ傳導(dǎo)到空氣TA的總熱阻RJA，RJA與各熱阻關(guān)系為：RJA=RJC+RCB+RBA，銅合金基板和鋁基板導(dǎo)熱性能接近且熱阻小，其導(dǎo)熱性能就好，即散熱性能也越好。經(jīng)研究人員測(cè)定該散熱結(jié)構(gòu)的總熱阻比常規(guī)結(jié)構(gòu)減少近26%。

車(chē)燈環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

擴(kuò)大散熱面積提高傳導(dǎo)效率。

在LED汽車(chē)前大燈近光單元設(shè)計(jì)中，3顆大功率LED陣列在鋁基板上。這種緊密排列的大功率LED熱量的高度集中和散熱難度可想而知。試驗(yàn)樣件的做法是鋁基板與散熱器緊密貼合固定。二者之間的填充了性價(jià)比較高且使用簡(jiǎn)單的導(dǎo)熱硅脂，在整個(gè)散熱系統(tǒng)中，硅脂層其實(shí)是散熱關(guān)鍵之所在。目前主流導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)均大于1W/m·K，優(yōu)質(zhì)的可達(dá)到6W/m·K以上，試驗(yàn)選擇了性價(jià)比較高導(dǎo)熱率達(dá)到4。4W/m·K的TG2244導(dǎo)熱硅脂。

強(qiáng)制對(duì)流提供與外界空氣熱交換

在散熱片的背面加裝風(fēng)扇促使強(qiáng)制空氣流動(dòng)。風(fēng)扇加速了散熱片的熱交換的同時(shí)，流動(dòng)的空氣也直接從PCB板上帶走了部分熱量。由于燈體的狹小且密封，與外界的空氣對(duì)流幾乎不可能。圖3a所示風(fēng)冷結(jié)構(gòu)中風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流可以緩解散熱器中心區(qū)域與周?chē)h(huán)境的溫度不均勻，使燈體內(nèi)部和燈體外殼的溫度盡量接近。有助于將內(nèi)部的熱通過(guò)外殼和外置散熱器傳導(dǎo)出去。

散熱器部分外置

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的分布及燈體安裝的空間大小，將燈體散熱器設(shè)計(jì)為內(nèi)置和外置二個(gè)部分，如圖3b所示。外置散熱器（勻?qū)岜嘲澹┰O(shè)計(jì)在燈殼的背面。內(nèi)置LED產(chǎn)生的熱由內(nèi)置散熱器傳導(dǎo)到外置的散熱片上，再通過(guò)導(dǎo)熱背板對(duì)流散熱。加之車(chē)燈外殼上緣恰好暴露在車(chē)前蓋的縫隙處，車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)蓋縫隙導(dǎo)入的氣流流經(jīng)外置散熱片的翼片，外置散熱器受到空氣的風(fēng)冷。外置散熱器對(duì)燈內(nèi)的降溫發(fā)揮了很好散熱作用。