LED具有效率高、可靠性好、壽命長、功耗低等優點，隨著技術的不斷進步，高功率LED光源在前照燈的應用越來越普遍。但LED的性能指標和其結溫高度相關，溫度過高，將導致LED光效顯著降低、光衰嚴重、熒光粉加速老化、壽命降低、波長色溫變化、色坐標漂移等一系列問題，影響燈具的正常工作。

某型號紅光LED隨著結溫升高，光通量輸出顯著降低（φV表示輸出光通量）

因此，良好的熱管理設計是LED汽車前照燈的重要指標。尤其是LED在向著高能效、高亮度、高電流密度、小封裝尺寸的方向發展，矩陣式LED廣泛使用，對散熱系統提出了更高的挑戰。

三星Pixcell LED  15.375 mm x 2.735 mm范圍內集成100顆LED芯片

LED光源與鹵素燈泡的發熱原理存在本質不同。LED的光效約為20%，75%左右的熱量在焊點處以熱傳導的方式傳導到基板上，然后散發出去。

3.設計更優的散熱方案，提高LED燈具散熱性能。

LED組件散熱模型

散熱方案按照散熱方式可分為主動散熱和被動散熱，主動散熱包括風冷散熱（風扇）、液冷散熱、 熱管散熱等；被動散熱包括散熱器、導熱硅脂、導熱膠、導熱貼、石墨等。

車燈行業目前應用較廣泛的主要有兩種：第一種是被動散熱，主要采用散熱器加導熱硅脂等， 第二種是主動散熱，在散熱器的基礎上增加風扇散熱。對于LED車燈，良好的熱管理取決于LED熱阻、LED 貼片技術、線路板散熱性能、導熱脂性能、 散熱器設計、風扇性能等。

對于低功率LED（驅動電流150mA以下），PCB基板采用環氧樹脂板，即可滿足散熱要求，無需額外散熱器。

環氧樹脂板

對于中功率LED（驅動電流150-300mA）可能需采用鋁基板散熱，一般無需額外的散熱器。

鋁基板

對于高功率LED（驅動電流300mA）以上，PCB基板采用鋁基板、銅基板設置陶瓷基板，同時增加散熱器、風扇，以滿足散熱要求。

銅基板

需要注意的是，線路板與散熱器之間的界面熱阻較大，因為兩者界面的表面在微觀上粗糙不平，其實際接觸面積僅占1%～2%，其余部分充滿空氣孔隙，不利于熱量傳遞。因此更優的散熱器連接技術對熱量管理起著關鍵性作用。這時，就需要選擇合適的導熱脂或導熱貼，能有效降低系統熱阻，并能減少LED前照燈散熱器的質量。導熱脂種類較多，按是否有黏性可分為導熱膠和導熱硅脂。導熱膠有黏性，黏連性較好，導熱系數較低；導熱硅脂無黏連性，導熱系數較高。導熱貼安裝方便，導熱系數一般。

導熱硅脂 

導熱貼

散熱器+導熱貼

目前市場上的大功率LED基本上都采用翅片式散熱器的被動散熱方法。通過在基礎表面上擴展表面，從而有效增加換熱面積，然后通過自然對流的方式將熱量散發出去。散熱器的主要參數包含長度、寬度、高度、肋片厚度、肋片間距以及肋片高度等。散熱器的基座與熱源直接接觸，將熱源的熱量傳導至散熱器肋片，多個間隔的肋片擴大了與空氣環境的接觸面積，增強了對流與輻射的能力，提高了熱量從熱源傳遞至熱沉中的效率。散熱器肋片的厚度、肋片間距和肋片高度是決定散熱器形狀以及展開面積的主要因素，也是決定散熱效率的直接因子。因此，合理設計散熱器，就是優化散熱器基座厚度、肋片厚度、肋片間距以及肋片高度等的尺寸，平衡這些變量，以得到最優組合，提高散熱器的性能。為了更好地空氣流動，翅片應處于垂直方向（有利于熱空氣的上升）。

隨著高像素ADB、DLP技術的應用，被動散熱已經不能滿足系統的散熱要求，風扇作為最常用的主動散熱方式，在車燈上的應用越來越多。風扇一般分為軸向風扇和徑向風扇。

徑向風扇

軸向風扇

徑向風扇散熱效果更好，但價格更貴。空氣通道的設計會顯著提高風扇的效果，同時，注意預留風扇進風口的空間。

使用風扇會減少單純增加散熱器重量以達到良好的散熱效果，降低整燈重量，但風扇的可靠性、噪音、壽命、成本的支增加是需要關注的問題。

值得注意的是，使用風扇會顯著改善燈具內的空氣流動和熱量分布，對燈具霧氣有較大的改善。

原文始發于微信公眾號（智能汽車俱樂部）：LED散熱技術淺談