LED汽车头灯的设计要点

技术分类: 电源技术  消费电子设计  | 2006-11-14
来源:电子产品世界 | 陈炳儒 胡鸿烈

  

                         LED光源设计

                                                             

      图7 LED光源设计

  散热设计是LED光源区别于传统光源的课题之一。传统灯具产生的热远高于LED,但传统灯具不会因为高温而降低其光源输出能力,但LED的光输出却会随着本身接口(Junction, PN接口)温度的升高而下降,如图8所示。而其产生的热如何散除到外界环境与其封装结构材料息息相关,牵涉到使用的散热材料与相关外型,关系如图9所示,其中热阻的概念,代表输入W功率时,需要提高多少K温度才足以散热。以现有的封装技术最高可允许LED操作在185℃(Lumiled K2),但一般因为封装胶材的关系,可允许的操作温度约在125℃,除了考虑光源输出效率之外,亦考虑封装胶材的变质(树脂类材料在高温有老化现象)。

                   接口温度对光源输出的影响

                                                 图8 接口温度对光源输出的影响

  引擎室的温度在灯具附近最高可到85℃,配合Lumiled K2可有100℃的散热空间,但若配合一般的LED则只有40℃的散热空间,观察相关热阻,R_Junction-Slug、R_Slug-Board都决定于封装体,对设计者而言只能针对R_Board-Ambient努力,其中包括如何将封装体固定于散热基板上(接着质量)、散热结构外型设计、主被动散热考虑与外部环境等条件。因此在此处应该与机构进行相关模拟设计,取得灯具在引擎室内的流场与温度条件后再考虑所需的散热模式,若选用被散动热得需要较大的散热空间,对引擎是而言是不小的负担,若选用主动式散热,虽然所需散热环境较小,但因为增加了风扇等可动件,反而需考虑此可动件可否通过车灯上的相关法规,包括震动、粉尘、腐蚀与湿气等严苛环境。

             封装与散热热阻关系
                                                图9 封装与散热热阻关系

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