【摘要】：近些年來發(fā)光二極管(LED)正逐步的成為我們新時期的光源,在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,也即將成為新時期汽車主要光源。但由于車用的前照LED大燈的功率較大,熱流密度較高,在密閉狹小的空間里面高效快速的散熱很大程度制約了汽車LED大燈的發(fā)展;多余的熱量不及時的散出也會影響LED的使用壽命。如何解決大功率LED汽車大燈照明中的散熱問題,一直制約大功率LED汽車大燈的發(fā)展。本文針對汽車LED大燈散熱問題進行如下研究和設(shè)計。首先,本文對各種散熱方式和散熱結(jié)構(gòu)等進行分析對比后,結(jié)合目前LED的發(fā)展現(xiàn)狀等方面。通過SolidWorks軟件設(shè)計以大功率LED為光源的汽車前照大燈,各自配備三種不同的基于熱管技術(shù)的散熱器,分別為:基于微熱管散熱器;平板微熱管散熱器以及脈動熱管的散熱器。這三種散熱器主要特點為結(jié)構(gòu)簡單散熱高效同時宜生產(chǎn)可以滿足目前汽車鹵素大燈到LED大燈改裝。其次,將其中具有代表性的微熱管LED大燈散熱器模型導入ANSYS Workbench有限元分析軟件,通過溫度模擬分析芯片結(jié)點,散熱器前端溫度和散熱器末端溫度仿真數(shù)據(jù)。通過理論定性的分析計算微熱管散熱器是否滿足大概率LED大燈的散熱需求,是否滿足散熱器的經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保的性能。模擬的過程中針對車燈運行的不同工況,研究了熱阻、環(huán)境溫度及翅片組上的對流換熱系數(shù)等參數(shù)對散熱器性能的影響,進行微熱管車燈散熱實驗。結(jié)果表明:正常工作的環(huán)境下,當LED燈的功率為60W時,LED結(jié)點溫度為67℃,散熱器的熱阻穩(wěn)定在0.61K/W;復雜環(huán)境溫度和高功率工況下,LED結(jié)點溫度都低于120℃,翅片上的對流換熱系數(shù)大于80W/m~2·K以后,LED結(jié)點溫度趨于平穩(wěn)。最后,我們通過實驗驗證汽車LED大燈微熱管散熱器具有可行性。通過搭建實驗平臺,測量結(jié)點溫度與散熱器末端溫度,結(jié)果表明:微熱管散熱器結(jié)點溫度在功率為50W結(jié)點溫度為60℃,末端溫度為30℃,微熱管的啟動時間為3min。然后,實驗三種不同介質(zhì)丙酮,乙醇,蒸餾水不同充液率對熱管散熱性能。實驗結(jié)果說明:丙酮效果最最佳,最低結(jié)點溫度為52℃。充液率在30—40%是為最佳充液率。通過本文模擬和驗證試驗得出了基于熱管技術(shù)在汽車LED前照大燈的是一個不錯的探索方向,在某種程度上有效的降低LED大燈的結(jié)點溫度。提高了LED的散熱效率,使LED大燈的使用壽命得到了增強。也說明新型的熱管式散熱器能滿足LED大燈散熱要求。
【圖文】：

圖 1-1 汽車大燈發(fā)展歷史1.1.3 汽車 LED 大燈發(fā)展現(xiàn)狀汽車 LED 大燈的目前世界上有很多公司生產(chǎn)制造。主要包括美國的 Cree公司、飛利浦流明公司，日本的小糸公司，德國海拉和法雷奧公司。國內(nèi)的 LED車燈公司據(jù)筆者了解目前 LED 照明公司規(guī)模都不是很大，優(yōu)秀點的公司年營業(yè)額在 2 億左右，包括一些上市公司，比如萊蒂亞（鴻利光電子公司），洲明科技，雷曼光電，勤上光電，萬潤科技，奧拓科技等公司。雖然和國際一線品牌質(zhì)量和照明效果沒有辦法比較但是國產(chǎn) LED 芯片的價格上有很大的優(yōu)勢。LED 燈應(yīng)用較為廣泛，如今多少需要照明的地方基本可以被 LED 大燈取代。圖 1 所示 LED 大燈應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)圖。不難發(fā)現(xiàn)汽車照明市場占有率大概在 10%左右，并且在不斷的發(fā)展[10]。

安徽建筑大學碩士學位論文 第二章 汽車 LED 大燈散熱理論片的熱阻 R1，芯片到散熱器底面的熱阻 R1-2，，導熱硅膠質(zhì)的熱阻 R2，導熱硅脂與內(nèi)部熱沉接觸的熱阻 R2-3,內(nèi)部熱沉熱阻 R3,包含芯片與散熱器之間粘結(jié)材料料層的接觸熱阻 R3-4 ，散熱器的熱阻 R4。其中，R1 具體為芯片 PN 結(jié)燈芯片，R2 導熱硅膠質(zhì)的熱阻，R3 環(huán)氧樹脂殼體及熱沉的封裝熱阻，R3 跟 LED 光源芯片的封裝材料和封裝工藝有直接的關(guān)系；R4 主要與散熱器結(jié)構(gòu)材料散熱方式等有關(guān)；這也是散熱器熱阻的重點控制項目。通過電阻的串聯(lián)算法計算出一個總的熱阻最后來評價散熱器的好壞。環(huán)氧樹脂導熱硅脂R1R1-2(a) (b)
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.651

【參考文獻】

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本文編號：2642347