LED汽车前大灯散热与光衰研究摘要：当前环保节能汽车越来越受欢迎和推崇，在车辆的节能环保上，要投入更大的研究和资源。因此汽车在照明方面也要采取绿色节能的照明目标。在照明上采用LED灯替代传统的卤素灯与氙气灯是必然趋势，解决LED高效率散热的问题是实现这一节能目标的首要问题，本文将通过对比分析实验样件和目标产品的相关数据信息，来重点讨论研究大功率LED应用在汽车大灯上解决散热和光衰的新思路和具体实施方法。希望通过研究解决减小前大灯工作温度对光衰和寿命的影响这一技术难题。关键词：LED汽车前大灯；光衰；高效散热DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2018.16.1131汽车前大灯的散热技术我们都了解，半导体材料的材质对工作环境温度敏感，尤其功率较大的LED发热多，温度升高快，对应半导体的光的转化能力效率很低，刚开始工作的时候只有10%到20%的电能可以转化成光能，其余电能以热能的形式进行释放，产生大量的热量。如果不能及时给LED提供良好散热条件，半导体的寿命会降低。汽车的前大灯是在很热的环境中的，在汽车的发动机舱里，在这里高温的水箱、引擎、排气系统产生的热能把LED灯炙烤着，使LED的外界环境温度升高。传统的车灯灯泡中产生的热量是比LED灯泡的热量要高很多的，它体内包含有均温设计，它灯泡的输出亮度不会伴随着环境温度升高或者本身的热而发生一定的变化。LED的光源输出与半导体材料的PN结温温度有关，而其自身的热或者是来自发动机舱内的高温热量会使得半导体材料的PN结温温度持续升高，散热不佳会导致LED发光效率降低，亮度降低，大幅缩短半导体寿命。所以散热的效果就成为了LED作为光源设计的重要研究方向。在前大灯的散热技术中，有被动散热和主动散热两种，这里所说的被动散热就是在一般的散热设计里，在安装大功率的LED的电路板时被紧紧的固定在散热器上，在LED进行打开工作时的热量在通过传导由电路板被传导至效率比较好的散热器上面，铝制品散热器的翼片通过和空气大面积的接触传导进行散热。在中间填充了一些导热的介质为了更好的减小电路板和散热器之间的热量阻隔。在进行选择的时候，最好选用翼片形状和面积可以充分满足LED大灯散热方案的散热器，这种散热的方式就是我们常说的被动散热。主动散热的方式有很多包括液冷、风冷和热管这几种主要方式，热管主要依靠高导热性能的传热元件在全封闭的真空管里面的液体通过政法然后凝结来传递整体热量。使用液冷的液体的时候一定要在泵的带动下强制的进行循环然后带走整体散热器的热量。这两种的主动的散热都不太适合车灯的内部使用，因此风冷这种散热方式经常会被应用，因为风冷安装相比以上两种要简单，而且造价比较低。在解决被动散热的方式中存在的散热器中心区域温度太过于集中的问题，可以加强风扇的强制对流来缓解散热器温度不均匀的问题。在一般情况下，散热器为了提高散热效率会将LED焊在双面敷铜层的印制板上面，把LED的底座和PCB的敷铜层采用焊接材料焊在一起，这也是一种最简单的散热结构，可以保证有大面积的敷铜层作为散热面。在本文中研究的汽车LED前大灯是Luminleds公司的LUXEONAltilonH1KPnP，将发光半导体管芯通过金锡共晶焊接于高导热氮化铝陶瓷基板，陶瓷基板背部通过热电分离设计，陶瓷基板可通過锡合金焊接在高导热的铜PCB基板散热块上，铜PCB基板通过高导热硅胶固定在散热器上，再通过主动散热将管芯产生的热量及时传导出。前大灯的散热主要路径是通过管芯、陶瓷基板、铜PCB基板、散热器或者机壳、最后到环境空气中。在LED的热传导的过程中，使用的各种材料的导热性能不一样，会有不同的热阻隔，由于金锡焊层、氮化铝陶瓷基板、锡合金焊层与铜PCB基板的热导率系数高，导热性能好，散热性能好，这种散热结构的总热阻要比常规中的结构整体减少26%。2车灯环境的系统设计现在使用的LED光通量输出低，近光灯使用时需要1000lm以上，LED在应用的时候需要考虑汽车前大灯的配光要求和电学光学的整体稳定性，所以前大灯一般需要几颗甚至是几十颗的LED元件在一块模组里面，才能满足车灯的整体需要。在前大灯的近光设计环节中，扩大散热面积能够起到提高热传导效率的效果，如果将3...