基于熱管技術的LED前照燈散熱試驗研究.pdf

1、隨著我國能源利用率的提升，人們對綠色光源的需求與日俱增，促進了LED照明技術的創(chuàng)新和發(fā)展。LED具有安全可靠、使用壽命長、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)勢，使得LED光源在汽車照明領域顯示出強大的發(fā)展?jié)摿Α５?，LED在汽車照明領域的應用并未普及，阻礙LED光源發(fā)展的一項關鍵技術是散熱。
　　研究中，追溯汽車前照燈的發(fā)展歷史，對國內外大功率LED的最新散熱技術進行了詳細調研，分析了大功率LED芯片應用于汽車前照燈領域的技術難題?；贚ED芯片的

2、發(fā)光和發(fā)熱原理，對大功率LED前照燈散熱系統(tǒng)設計中結溫與熱阻兩個重要參量的理論計算方法進行了歸納，分析了結溫對芯片光學特性和使用壽命的影響，并提出了降低芯片溫度的若干途徑。
　　當最高環(huán)境溫度為80℃、最大芯片發(fā)熱功率為25W時，以保持芯片結溫低于125℃為控制目標，設計了一種基于燒結熱管的LED前照燈散熱器系統(tǒng)，分析了工作原理和熱量傳遞過程。在Pro/E中構建了散熱系統(tǒng)模型，分析了散熱系統(tǒng)熱阻網(wǎng)絡結構，并加工出散熱系統(tǒng)樣件，進行

3、了大功率LED前照燈的散熱試驗研究。研究結果表明:改變燒結熱管布置方式可提高散熱效率，采用燒結熱管與熱沉基板相連接的結構，散熱效率優(yōu)于燒結熱管與肋片連接的結構;增大散熱器的工作傾角，有利于散熱肋片氣流速度場與溫度梯度場協(xié)同角的減小，加強了對流換熱;改變燒結熱管各段比例，得到散熱效率最佳時，蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段長度分別為40mm、20mm、60mm;使用不同充液率熱管進行試驗，發(fā)現(xiàn)隨著熱管充液率增加，芯片結溫呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢，

4、在充液率為25％時，結溫最低，在環(huán)境溫度低于75℃條件下，LED芯片能夠正常工作。
　　通過分析燒結熱管散熱系統(tǒng)的散熱過程，發(fā)現(xiàn)熱阻主要存在于燒結熱管的前后兩端。為降低熱管前后端熱阻，選取陣列熱管替換燒結熱管進行試驗研究，以提高散熱系統(tǒng)整體性能。研究結果表明:陣列熱管散熱器響應迅速，啟動過程中，芯片結溫隨時間推移呈現(xiàn)先上升后下降、再逐漸上升至穩(wěn)定的趨勢，且輸入功率越大，產(chǎn)生溫度波動越早，達到穩(wěn)定溫度所需時間越長，系統(tǒng)穩(wěn)定時的工作溫

5、度越高;驅動電壓隨芯片溫度升高呈線性下降趨勢;陣列熱管散熱系統(tǒng)中芯片均溫性較好;隨輸入功率增大，陣列熱管散熱系統(tǒng)和燒結熱管散熱系統(tǒng)中芯片結溫均呈線性上升趨勢，輸入功率越大，陣列熱管優(yōu)勢越明顯，當輸入功率為25W時，陣列熱管散熱系統(tǒng)中芯片結溫為71.7℃，比使用燒結熱管散熱系統(tǒng)時低7.6℃，當環(huán)境溫度80℃時，芯片結溫為116.9℃，能夠達到設計目標。
　　為延長LED芯片使用壽命，減少芯片在高溫下的工作時間，根據(jù)散熱器結構加裝散熱