汽車LED大燈注意事項

摘要：本文講述LED技術需要新思路，以及冷卻有效方法，用以實現最優的經濟性和照明效率。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/271642.htm

關鍵詞：散熱；汽車LED；汽車風機

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2015.3.006

節能照明需要新的解決方案

現代LED的功率密度使其得以應用到汽車大燈中。實際光源對振動和沖擊不敏感。但是與其它電子元件一樣，其運行需要適當的溫度限制。大燈專用小風機為此提供解決方案。為了使大燈適應車輛的需要，所有組件需要符合一些基本要求。這也適用于其中所使用的風機。相對較小的芯片表面連續輸出的高光使燈光開發人員能夠生產出小巧緊湊的大燈。由于LED大燈耗能比其它光源少，同時光值更佳，這為車輛設計和節能開拓出新的可能性。在新歐洲行駛循環（NEDC）測試的十個循環中，一輛車的C02減排量超過一克每公里。歐洲委員會因此將LED大燈正式分類為降低C02排放量的創新科技。半導體元件及其控制具有很強的機械影響耐受性，能夠滿足大燈殼內智能熱管理的基本要求。依必安派特的開發人員接受這一挑戰并開發了緊湊堅固的風機，專門根據新的大燈技術要求進行了調整（第20頁圖1）。對于LED大燈運行熱管理最重要的風機特點，將在以下內容中詳細描述。

LED技術需要新思路

當您對比老式燈和現代LED燈時，就會發現兩者有諸多差異。通常焦點都集中在能效上，即LED較高的能效以及更好的燈光色溫。現代半導體產品的效率比鹵素大燈高四倍。數值上接近90流明每瓦，相當于75W燈泡或是55W鹵素大燈。在極小的芯片表面上產生如此高的流明值意味著芯片受到很高的局部熱應力。即使對于當前物理效率接近30%的LED，也會產生大量廢熱，此外還有光學密封劑和鎮流器模塊損失。即使在節能LED大燈殼內，只需幾個LED芯片就可以快速將消散的熱量累加至幾瓦特。由于半導體材料在較高溫度下效率較低，也稱為“降額”，LED基板的效率也會隨著芯片溫度的上升而下降。這使燈的使用壽命變短。不同的芯片類型適用不同的限值。在冷卻較佳的環境下，芯片的使用壽命可能為100，000小時（11.4年），但在溫度影響下會很快變成“只有”15，ooo至30，000小時。對于鎮流器內的部件也是同樣的道理，例如，溫度只要下降10℃就可以使電解液電容器使用壽命翻倍，即從105℃時的5，000小時變為75℃時的40，ooo小時。需要可靠冷卻流程的另一個原因是法規要求現代車大燈只能是緊湊型，不允許進行組件更換。根據國際有效ECE要求，汽車技術用LED只能作為模塊安裝到車輛中。這意味著二極管必須密封在部件內，防止改動。

LED冷卻不僅僅是流通空氣

周圍空氣是全球運行的首選冷卻劑。嵌入大燈的風機可以將空氣精確應用到需要散熱或是需要空氣的位置（圖2）。后者對于LED燈同樣重要。根據環境條件的不同，空氣水分會聚集在非氣封大燈殼。使反光片和透鏡蒙上水汽。由于與傳統鹵素燈相比廢熱量小，這些水汽只有在（廢）氣精確傳輸到燈殼內才會蒸發。因此除了單純的冷卻功能外，使用的風機還承擔著大燈可靠運行所需的關鍵任務。這要求將操作噪音控制在最低。帶小翼或鐮狀翼的空氣動力葉輪可以幫助進一步實現這一目標。不過，還有其它需要注意的事項。車輛所需的工作溫度為-40℃至+120℃左右。還有空氣濕度、鹽分含量以及空氣中可能夾帶的灰塵等不同氣候因素。駕駛時，還應該注意多余的振動、沖擊應力和電磁影響。風機需要能夠耐受所有這些影響，同時構造也要盡可能緊湊。此外，使用的材料也需具有耐抗性。比如使用的塑料產品不能釋放增塑劑（也稱霧化），因為這會導致大燈永久熄滅。防霧化塑料需要其它工藝參數，比如在注塑模具和可調整循環次數中使用油冷而非水冷。甚至看似微不足道的事情也必須納入考慮范圍，比如條形碼和型號名稱使用激光打標代替通常的（粘性）標簽或墨印。我們的生產能力依賴于幾十年的開發和生產經驗及專業知識，終端用戶通過我們產品的可靠性和長使用壽命很容易看出這一點。如果風機具有機械穩定性，配備免維護軸承并由抗霧化材料制成，那么下一個問題就是工作參數。帶對外數據接口的集成電機電子使風機可以普適于多種應用，以及通過汽車車載電子微調單個大燈的熱管理，比如通過改變速度調整氣流。現代LED大燈的設計原理需要可靠的熱管理。精確調整適應車輛和特殊性質的小型、堅固風機和LED技術確保可靠地消散多余熱量，使大燈可可無故障運行十年以上。LED大燈的光學器件、電子和冷卻部件的緊密集成需要所有專家在早期設計階段進行深入討論，確保實現最優的經濟性和照明效率。