導熱塑料在汽車燈具LED散熱器上的應用探究

吳曉蘭，顏許

(常州星宇車燈股份有限公司，江蘇常州 213022)

0 引言

隨著科學技術和工業生產的發展，導熱塑料材料被廣泛應用于換熱工程、采暖工程等領域。電子電器工業也是應用導熱塑料較多的一個領域，主要用來制造要求較高的導熱電路板，也用作輸送、封閉、裝飾等，在某些制品固化時的尺寸穩定性上也有應用。

現在，人們對導熱材料提出了新的要求，希望導熱材料具有更優良的綜合性能。在車燈行業，導熱材料應用還較少，目前LED的導熱塑料在歐美的車燈廠已經普及。例如，德國ZIZALA車燈廠在MASADI前燈遠近光LED散熱器上采用PA66來提高散熱效率，土耳其MARSOTO在霧燈LED散熱器上也使用PA66 TT6600-5001材料來提高散熱效率。

1 試驗部分

以一款國內自主品牌的前霧燈作為試驗對象，這款車型生命周期為5年，規劃產量35萬輛，屬于中檔車，預計售價為(12～16)萬元。其前霧燈整體造型如圖1所示。

這款前霧燈的零件包括燈罩、反射鏡、殼體、散熱器、線路板1、線路板2、旋轉軸固定座、線束、驅動模塊、調節螺母、密封墊、調光螺桿、透氣蓋、螺釘等。散熱器原使用鋁合金材料，散熱面積約269 cm2。其三維結構及安裝狀態如圖2所示。

通過了解汽車燈具已有的應用材料，PolyOne導熱材料在實際應用中案例最多。故通過一系列的材料性能對比后，最終選擇PolyOne供應商提供的PA66 TT6600-5001材料作為驗證材料。材料的物性參數如表1所示。

表1 PA66 TT6600-5001性能數據

由于沒有散熱器的塑料加工的模具，故考慮將材料加工成大體積的樣塊，然后通過機加工成圖2的形狀。樣塊在工裝車間用機床銑出來，固定在工裝上先加工一面，然后反轉，再加工另一面，加工精度有待提高，但總體效果比較理想。加工后的導熱塑料材料散熱器如圖3所示。

同時LED線路板分別布置4個熱電偶，具體位置如圖4所示。散熱器與線路板之間采用導熱脂粘接。

2 點亮測試對比結果

分別對安裝鋁材料散熱器、導熱塑料材料散熱器的前霧燈總成做常溫和高溫點亮(70 ℃，1 h)，為了更好地對比，通過驅動線路板將LED的點亮功率分別調為0.5、1.5、2 W，分別點亮1 h后，用溫度測量儀記錄熱電偶的溫度數據，試驗數據如表2所示。

表2 點亮1 h后的溫度對比結果

從表2可以看出：不同功率LED在常溫、高溫下點亮，導熱塑料材料溫度比鋁合金材料要高1～9 ℃，也就是說導熱塑料的散熱效果比鋁材料稍差一些；但是對于低功率LED，測試結果還是比較近似的，尤其功率在0.5 W以下。

3 結論

通過對安裝導熱塑料PA66 TT6600-5001和鋁合金散熱器的前霧燈總成做常溫、高溫點亮測試過程中溫度的對比，數據顯示導熱塑料的散熱效果比鋁材料稍差一些，但對于低功率的LED，導熱塑料的散熱效果接近于金屬鋁，而對于大功率的LED，導熱塑料的散熱效果要低于金屬鋁，導熱塑料在汽車燈具上LED散熱器上的應用還將面臨挑戰。但由于塑料在設計、加工上的靈活性，以及汽車輕量化的需要，導熱塑料材料在汽車燈具上的應用將是未來比較熱門并值得深入探討的一個話題。