LED散热技术诞生于2000年,由半导體(tǐ)发光二极管制造而成,工作原理(lǐ)為(wèi)辐射复合发生電(diàn)致发光,是特别常见的散热方式。LED具有(yǒu)效率高、可(kě)靠性好、寿命長(cháng)、功耗低等优点,随着技术的不断进步,高功率LED光源在前照灯的应用(yòng)越来越普遍。但LED的性能(néng)指标和其结温高度相关,温度过高,将导致LED光效明显降低、光衰严重、荧光粉加速老化、寿命降低、波長(cháng)色温变化、色坐(zuò)标漂移等一系列问题,影响灯具的正常工作。因此,良好的热管理(lǐ)设计是LED汽車(chē)前照灯的重要指标。尤其是LED在向着高能(néng)效、高亮度、高電(diàn)流密度、小(xiǎo)封装尺寸的方向发展,矩阵式LED较多(duō)使用(yòng),对散热系统提出了更高的挑战。
LED光源与卤素灯泡的发热原理(lǐ)存在本质不同。LED的光效约為(wèi)20%,75%左右的热量在焊点处以热传导的方式传导到基板上,然后散发出去。
改善LED灯具的散热性能(néng),主要有(yǒu)以下几个方面考虑:
1.改进LED芯片封装结构,提高从LED芯片到外部散热机构的散热性能(néng);
2.设计更优的散热方案,提高LED灯具散热性能(néng)。
3.开发热导率更高的新(xīn)材料,降低从LED芯片到环境的热阻;
散热方案按照散热方式可(kě)分(fēn)為(wèi)主动散热和被动散热,主动散热包括风冷散热(风扇)、液冷散热、 热管散热等;被动散热包括散热器、导热硅脂、导热胶、导热贴、石墨等。車(chē)灯行业目前应用(yòng)较广的主要有(yǒu)两种:第一种是被动散热,主要采用(yòng)散热器加导热硅脂等, 第二种是主动散热,在散热器的基础上增加风扇散热。对于
LED車(chē)灯,良好的热管理(lǐ)取决于LED热阻、LED 贴片技术、線(xiàn)路板散热性能(néng)、导热脂性能(néng)、 散热器设计、风扇性能(néng)等。对于低功率LED(驱动電(diàn)流150mA以下),PCB基板采用(yòng)环氧树脂板,即可(kě)满足散热要求,无需额外散热器。需要注意的是,線(xiàn)路板与散热器之间的界面热阻较大,因為(wèi)两者界面的表面在微观上粗糙不平,其实际接触面积只占1%~2%,其余部分(fēn)充满空气孔隙,不利于热量传递。因此更优的散热器连接技术对热量管理(lǐ)起着关键性作用(yòng)。这时,就需要选择合适的导热脂或导热贴,能(néng)有(yǒu)效降低系统热阻,并能(néng)减少LED前照灯散热器的质量。导热脂种类较多(duō),按是否有(yǒu)黏性可(kě)分(fēn)為(wèi)导热胶和导热硅脂。导热胶有(yǒu)黏性,黏连性较好,导热系数较低;导热硅脂无黏连性,导热系数较高。导热贴安装方便,导热系数一般。
目前市场上的大功率
LED基本上都采用(yòng)翅片式散热器的被动散热方法。通过在基础表面上扩展表面,从而有(yǒu)效增加换热面积,然后通过自然对流的方式将热量散发出去。散热器的主要参数包含長(cháng)度、宽度、高度、肋片厚度、肋片间距以及肋片高度等。散热器的基座与热源直接接触,将热源的热量传导至散热器肋片,多(duō)个间隔的肋片扩大了与空气环境的接触面积,增强了对流与辐射的能(néng)力,提高了热量从热源传递至热沉中的效率。散热器肋片的厚度、肋片间距和肋片高度是决定散热器形状以及展开面积的主要因素,也是决定散热效率的直接因子。因此,合理(lǐ)设计散热器,就是优化散热器基座厚度、肋片厚度、肋片间距以及肋片高度等的尺寸,平衡这些变量,以得到特别好的组合,提高散热器的性能(néng)。為(wèi)了更好地空气流动,翅片应处于垂直方向(有(yǒu)利于热空气的上升)。