傳統(tǒng)鹵素汽車燈泡所產(chǎn)生的熱遠高于LED，但燈泡輸出的亮度不會因為熱而變化，其熱設計的重點是殼體內(nèi)的均溫設計。而LED的光輸出卻會因為自身的熱量無法及時排除，而嚴重影響發(fā)光效率和壽命急劇下降。因此散熱成為LED汽車大燈設計的重要課題。

眾所周知，半導體材料在工作時受環(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。加之汽車前大燈安裝在炙熱的發(fā)動機艙內(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前大燈的散熱技術(shù)到底有哪些，您的愛車又是哪種技術(shù)呢？

汽車主流前大燈的散熱技術(shù)介紹

被動散熱與主動散熱

通常的散熱設計中，焊裝大功率LED的電路板被緊緊固定在散熱器上。LED工作時所產(chǎn)生的熱量通過傳導方式經(jīng)由電路板被傳導到熱傳導率較好的鋁質(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)開來。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大燈散熱方案的設計。這種散熱方式我們稱之為被動散熱。

主動散熱常用液冷、熱管、風冷等方式。由于液冷使用的液體必須在泵的帶動下強制循環(huán)帶走散熱器的熱量，熱管則依靠高導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)來傳遞熱量，二者都不適合車燈內(nèi)使用。風冷散熱具有價格較低、安裝簡單等優(yōu)點最為常用。針對被動散熱方式存在的散熱器中心區(qū)域溫度相對集中的情況，加裝風扇強制對流后，對緩解散熱器溫度不均勻有明顯效果。

 LED散熱通道設計

加裝風扇后一般為了加強強制對流的效果。LED會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LED前大燈。我們可以看到管芯散熱設計選用了一種更利于散熱的LE3S封裝。這種封裝的特點是，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?；系臒嶂苯觽鲗е罫ED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)溫導出(見圖1)。

LEUMD1W4汽車LED前大燈主要散熱路徑是：管芯→銅合金基板→鋁基板→散熱器或機殼→環(huán)境空氣（見圖2）。若LED的結(jié)溫為TJ，環(huán)境空氣的溫度為TA，散熱墊底部的溫度為Tc(TJ>Tc>TA)，在熱傳導過程中，各種材料的導熱性能不同，即有不同的熱阻。管芯傳導到散熱墊底面的熱阻為RJC(LED的熱阻)、HC-200導熱硅膠散熱墊傳導到PCB面層敷銅層的熱阻為RCB、PCB傳導到環(huán)境空氣的熱阻為RBA，則從管芯的結(jié)溫TJ傳導到空氣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熱性能接近且熱阻小，其導熱性能就好，即散熱性能也越好。經(jīng)研究人員測定該散熱結(jié)構(gòu)的總熱阻比常規(guī)結(jié)構(gòu)減少近26%。

車燈環(huán)境的系統(tǒng)設計

擴大散熱面積提高傳導效率。

在LED汽車前大燈近光單元設計中，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比較高且使用簡單的導熱硅脂，在整個散熱系統(tǒng)中，硅脂層其實是散熱關(guān)鍵之所在。目前主流導熱硅脂的導熱系數(shù)均大于1W/m·K，優(yōu)質(zhì)的可達到6W/m·K以上，試驗選擇了性價比較高導熱率達到4。4W/m·K的TG2244導熱硅脂。

強制對流提供與外界空氣熱交換

在散熱片的背面加裝風扇促使強制空氣流動。風扇加速了散熱片的熱交換的同時，流動的空氣也直接從PCB板上帶走了部分熱量。由于燈體的狹小且密封，與外界的空氣對流幾乎不可能。圖3a所示風冷結(jié)構(gòu)中風扇的強制對流可以緩解散熱器中心區(qū)域與周圍環(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)部的熱通過外殼和外置散熱器傳導出去。

散熱器部分外置

根據(jù)發(fā)動機艙內(nèi)的分布及燈體安裝的空間大小，將燈體散熱器設計為內(nèi)置和外置二個部分，如圖3b所示。外置散熱器（勻?qū)岜嘲澹┰O計在燈殼的背面。內(nèi)置LED產(chǎn)生的熱由內(nèi)置散熱器傳導到外置的散熱片上，再通過導熱背板對流散熱。加之車燈外殼上緣恰好暴露在車前蓋的縫隙處，車輛行駛時車蓋縫隙導入的氣流流經(jīng)外置散熱片的翼片，外置散熱器受到空氣的風冷。外置散熱器對燈內(nèi)的降溫發(fā)揮了很好散熱作用。