大功率LED汽車前照燈散熱設計

2017-08-28 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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發光二極管(LED)具有節能、高效及環保等多項優點,近年來被越來越廣泛的應用在普通照明中。隨著汽車工業的高速發展和LED光效的不斷提高,LED在汽車中的應用也越來越普遍,包括內部照明燈、制動燈、轉向燈及尾燈等都已開始使用 LED作光源。前照燈由于對亮度的要求較高,只有少數概念車推出了 LED前照燈。然而作為一種高效節能的新型光源,LED代替其他光源作為新一代前照燈光源也將成為必然。隨之而來有許多問題需要解決,大功率LED的散熱成為一個突出的問題。

1 LED汽車前照燈的散熱設計

大功率LED散熱方式大致可分為:自然風冷、強制風冷及熱管導熱散熱。自然風冷需要散熱面積比較大,需要給散熱體提供足夠大的空間,且散熱體質量比較大,對于車身的復雜工作環境是不適合的;強制風冷需要在燈具上加風扇,對于車燈的穩定性有影響,這種方案也是不可取的;熱管( HP,heat pipe,又名熱導管或超導管)是一種具有極高導熱性能的傳熱元件,它通過在全封閉真空管內工質的蒸發與凝結來傳遞熱量,熱管散熱具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱及可控制溫度等一系列優點。

由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小、熱阻小、傳熱快、傳熱量大、均溫性能好、傳熱方向可逆、熱流密度可變、優良的熱響應性、熱源和熱匯(釋放)分開、冷熱流不相混雜、結構簡單、質量輕、體積小及維護方便等優點。熱管的主要作用是導熱,如果把熱量導出去,不能及時散出去,熱量返回又會集中在LED上,所以,僅用熱管不能滿足設計要求,需配置一種很好的散熱裝置將熱量散出去。

2大功率LED遠光燈散熱設計

2.1光源要求

光源采用7顆大功率單芯片LED,LED 結溫150℃,工作電流700 mA,光源功率18W,總光通量1 000lm以上,光型為90°朗伯光,光色應為白色,色溫小于6 000 K。

2.2散熱設計

遠光燈采用熱管與散熱器相結合的散熱方式,即熱管散熱器。此方案巧妙的將熱管技術應用于大功率LED的散熱模塊上,焊接好LED的燈板和導熱墊片,通過螺釘固定熱管的基座,在熱管上添加一系列環繞熱管的圓形散熱翅片,以增強熱量向環境的轉移。這種熱管比普通常用做功率型LED熱沉銅的導熱性高100倍,遠光燈散熱結構,如圖1所示。

3大功率LED近光燈散熱設計

3.1光源要求

采用3顆多芯片直線型封裝的LED作為前照燈近光燈光源, LED光源為五芯片直線排列封裝在一個基板上,芯片排列長度 4.5~5.5 mm。LED工作電流 700 mA,總功率 36 W,總光通量1 000 lm以上,光型為 120°朗伯光。I光色為白光,色溫小于6000 K。