由于现阶段的LED的输出光通量低,仅汽车近光灯就需要1000lm以上。考虑到汽车前大灯的配光要求以及电学、参数的稳定性,LED应用于汽车前大灯常需要集几颗甚至几十颗LED元件于一块模组中,才能满足车灯法规所需的要求。目前,我们针对O2star[1]和X2lamp产品的类似封装进行配光设计。其中OSTAR4chip车灯专用的LEUMD1W4[3]单只LED输出光通量大于350lm,阵列3只这种LED即可满足车灯1000lm的基本要求。
(1)扩大散热面积提高传导效率。在LED汽车前大灯近光单元设计中,3颗大功率LED阵列在铝基板上。这种紧密排列的大功率LED热量的高度集中和散热难度可想而知。试验样件的做法是铝基板与散热器紧密贴合固定。二者之间的填充了性价比较高且使用简单的导热硅脂,在整个散热系统中,硅脂层其实是散热关键之所在。目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m·K,优质的可达到6W/m·K以上,试验选择了性价比较高导热率达到4。4W/m·K的TG2244导热硅脂。
(2)强制对流提供与外界空气热交换。在散热片的背面加装风扇促使强制空气流动。风扇加速了散热片的热交换的同时,流动的空气也直接从PCB板上带走了部分热量。由于灯体的狭小且密封,与外界的空气对流几乎不可能。图3a所示风冷结构中风扇的强制对流可以缓解散热器中心区域与周围环境的温度不均匀,使灯体内部和灯体外壳的温度尽量接近。有助于将内部的热通过外壳和外置散热器传导出去。
(3)散热器部分外置。根据发动机舱内的分布及灯体安装的空间大小,将灯体散热器设计为内置和外置二个部分,如图3b所示。外置散热器设计在灯壳的上缘。内置LED产生的热由内置散热器传导到外置的散热片上,再通过对流散热。考虑到灯光通常在行驶时开启,发动机舱受到强对流风冷的作用,温度相对较低。加之车灯外壳上缘恰好暴露在车前盖的缝隙处,车辆行驶时车盖缝隙导入的气流流经外置散热片的翼片,外置散热器受到空气的风冷。外置散热器对灯内的降温发挥了很好散热作用。