LED具有效率高、可靠性好、壽命長(zhǎng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高功率LED光源在前照燈的應(yīng)用越來(lái)越普遍。但LED的性能指標(biāo)和其結(jié)溫高度相關(guān)，溫度過(guò)高，將導(dǎo)致LED光效顯著降低、光衰嚴(yán)重、熒光粉加速老化、壽命降低、波長(zhǎng)色溫變化、色坐標(biāo)漂移等一系列問(wèn)題，影響燈具的正常工作。
某型號(hào)紅光LED隨著結(jié)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(shè)計(jì)是LED汽車前照燈的重要指標(biāo)。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(fā)展，矩陣式LED廣泛使用，對(duì)散熱系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。
三星Pixcell LED 15.375 mm x 2.735 mm范圍內(nèi)集成100顆LED芯片
LED光源與鹵素?zé)襞莸陌l(fā)熱原理存在本質(zhì)不同。LED的光效約為20%，75%左右的熱量在焊點(diǎn)處以熱傳導(dǎo)的方式傳導(dǎo)到基板上，然后散發(fā)出去。
3.設(shè)計(jì)更優(yōu)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(dòng)散熱和被動(dòng)散熱，主動(dòng)散熱包括風(fēng)冷散熱（風(fēng)扇）、液冷散熱、 熱管散熱等；被動(dòng)散熱包括散熱器、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膠、導(dǎo)熱貼、石墨等。
車燈行業(yè)目前應(yīng)用較廣泛的主要有兩種：第一種是被動(dòng)散熱，主要采用散熱器加導(dǎo)熱硅脂等， 第二種是主動(dòng)散熱，在散熱器的基礎(chǔ)上增加風(fēng)扇散熱。對(duì)于LED車燈，良好的熱管理取決于LED熱阻、LED 貼片技術(shù)、線路板散熱性能、導(dǎo)熱脂性能、 散熱器設(shè)計(jì)、風(fēng)扇性能等。
對(duì)于低功率LED（驅(qū)動(dòng)電流150mA以下），PCB基板采用環(huán)氧樹(shù)脂板，即可滿足散熱要求，無(wú)需額外散熱器。
環(huán)氧樹(shù)脂板
對(duì)于中功率LED（驅(qū)動(dòng)電流150-300mA）可能需采用鋁基板散熱，一般無(wú)需額外的散熱器。
鋁基板
對(duì)于高功率LED（驅(qū)動(dòng)電流300mA）以上，PCB基板采用鋁基板、銅基板設(shè)置陶瓷基板，同時(shí)增加散熱器、風(fēng)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?yàn)閮烧呓缑娴谋砻嬖谖⒂^上粗糙不平，其實(shí)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(yōu)的散熱器連接技術(shù)對(duì)熱量管理起著關(guān)鍵性作用。這時(shí)，就需要選擇合適的導(dǎo)熱脂或?qū)豳N，能有效降低系統(tǒng)熱阻，并能減少LED前照燈散熱器的質(zhì)量。導(dǎo)熱脂種類較多，按是否有黏性可分為導(dǎo)熱膠和導(dǎo)熱硅脂。導(dǎo)熱膠有黏性，黏連性較好，導(dǎo)熱系數(shù)較低；導(dǎo)熱硅脂無(wú)黏連性，導(dǎo)熱系數(shù)較高。導(dǎo)熱貼安裝方便，導(dǎo)熱系數(shù)一般。
導(dǎo)熱硅脂
導(dǎo)熱貼
散熱器+導(dǎo)熱貼
目前市場(chǎng)上的大功率LED基本上都采用翅片式散熱器的被動(dòng)散熱方法。通過(guò)在基礎(chǔ)表面上擴(kuò)展表面，從而有效增加換熱面積，然后通過(guò)自然對(duì)流的方式將熱量散發(fā)出去。散熱器的主要參數(shù)包含長(zhǎng)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(dǎo)至散熱器肋片，多個(gè)間隔的肋片擴(kuò)大了與空氣環(huán)境的接觸面積，增強(qiáng)了對(duì)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(kāi)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(shè)計(jì)散熱器，就是優(yōu)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(yōu)組合，提高散熱器的性能。為了更好地空氣流動(dòng)，翅片應(yīng)處于垂直方向（有利于熱空氣的上升）。
隨著高像素ADB、DLP技術(shù)的應(yīng)用，被動(dòng)散熱已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的散熱要求，風(fēng)扇作為最常用的主動(dòng)散熱方式，在車燈上的應(yīng)用越來(lái)越多。風(fēng)扇一般分為軸向風(fēng)扇和徑向風(fēng)扇。
徑向風(fēng)扇
軸向風(fēng)扇
徑向風(fēng)扇散熱效果更好，但價(jià)格更貴。空氣通道的設(shè)計(jì)會(huì)顯著提高風(fēng)扇的效果，同時(shí)，注意預(yù)留風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口的空間。
使用風(fēng)扇會(huì)減少單純?cè)黾由崞髦亓恳赃_(dá)到良好的散熱效果，降低整燈重量，但風(fēng)扇的可靠性、噪音、壽命、成本的支增加是需要關(guān)注的問(wèn)題。
值得注意的是，使用風(fēng)扇會(huì)顯著改善燈具內(nèi)的空氣流動(dòng)和熱量分布，對(duì)燈具霧氣有較大的改善。
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時(shí)間安排 |
議題 |
演講嘉賓 |
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8：45~9：00 |
歡迎致辭 |
艾邦創(chuàng)始人江耀貴 |
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9：00~9：30 |
汽車數(shù)字化時(shí)代燈具造型美學(xué)與設(shè)計(jì)趨勢(shì) |
中央美術(shù)學(xué)院 王舒同 |
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9：30~10：00 |
新能源汽車的數(shù)字化智能車燈技術(shù)發(fā)展之路 |
威馬汽車 車燈經(jīng)理 朱興俊 |
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10：00~10：30 |
茶歇 |
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10：30~11：00 |
汽車前照燈太陽(yáng)光聚焦仿真分析與研究 |
大茂偉瑞柯 CAE主管 周永新 |
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11：00~11：30 |
汽車外部照明系統(tǒng)集成化創(chuàng)新+雙循環(huán)策略保供車規(guī)級(jí)芯片 |
無(wú)錫英迪芯微電子科技 產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān) 李琛琳 |
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11：30~12：00 |
BVT微米級(jí)光學(xué)產(chǎn)品在汽車車燈領(lǐng)域的控制和應(yīng)用 |
深圳市康煜科技有限公司 陳礁 |
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12：00~13：30 |
午餐 |
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13：30~14：00 |
貫穿式尾燈的技術(shù)挑戰(zhàn)和應(yīng)用案例 |
星宇車燈 技術(shù)專家 朱彩萍 |
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14：00~14：30 |
博萊瑞一貫式尾燈模具設(shè)計(jì)以及光學(xué)產(chǎn)品的解決方案 |
博萊瑞汽車部件集團(tuán) |
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14：30~15：00 |
特殊視覺(jué)效果在車燈的解決方案 |
吳健健 SABIC 市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理 色彩專家 |
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15：00~15：30 |
車用LED及Micro LED在車燈照明技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 |
陳量科技股份有限公司 VP 吳勝雄 |
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15：30~16：00 |
茶歇 |
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16：00~16：30 |
永豪光電汽車前大燈光學(xué)非球面透鏡在智能車燈的應(yīng)用 |
永豪光電 董事長(zhǎng) 姚銘 |
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16：30~17：00 |
新能源汽車車燈LED器件的發(fā)展趨勢(shì)及新產(chǎn)品介紹 |
寧波升譜光電股份有限公司 副總經(jīng)理 尹輝 |
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17：00~17：30 |
OLED技術(shù)在豪華汽車車燈的應(yīng)用案例介紹 |
翌光科技 許顯斌 博士 |
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17：30~18：00 |
數(shù)字化時(shí)代車燈電子應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) |
曼德電子 總監(jiān) 汪佳 |
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18：00~20：00 |
晚宴 |
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（智能汽車俱樂(lè)部）：LED散熱技術(shù)淺談