傳統(tǒng)鹵素汽車燈泡所產生的熱遠高于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的光電轉換效率更低，工作過程中只有10%～25%的電能轉換成光能，其余的幾乎都轉換成熱能。加之汽車前大燈安裝在炙熱的發(fā)動機艙內，高溫水箱、引擎、排氣系統(tǒng)所產生的熱量將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到底有哪些，您的愛車又是哪種技術呢？

汽車主流前大燈的散熱技術介紹

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工作時所產生的熱量通過傳導方式經由電路板被傳導到熱傳導率較好的鋁質散熱器上。鋁質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。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的液體的蒸發(fā)與凝結來傳遞熱量，二者都不適合車燈內使用。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構。

目前OSRAM公司生產的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。這種內部結構去處了管芯和基座之間的介質減少了熱阻，更直接地將管芯的結溫導出(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，則從管芯的結溫TJ傳導到空氣TA的總熱阻RJA，RJA與各熱阻關系為：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。經研究人員測定該散熱結構的總熱阻比常規(guī)結構減少近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鍵之所在。目前主流導熱硅脂的導熱系數均大于1W/m·K，優(yōu)質的可達到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所示風冷結構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，使燈體內部和燈體外殼的溫度盡量接近。有助于將內部的熱通過外殼和外置散熱器傳導出去。

散熱器部分外置

根據發(fā)動機艙內的分布及燈體安裝的空間大小，將燈體散熱器設計為內置和外置二個部分，如圖3b所示。外置散熱器（勻導熱背板）設計在燈殼的背面。內置LED產生的熱由內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。外置散熱器對燈內的降溫發(fā)揮了很好散熱作用。