汽車的散熱是汽車中最為重要的一部分，因?yàn)闇囟冗^(guò)高造成的后果很嚴(yán)重。汽車燈具的散熱也是值得重視的，那么燈具散熱的方式和方法都有哪些呢？本文是一篇工程師職稱論文期刊投稿范文，主要論述了汽車燈具散熱方式與方法研究。

 　　【摘 要】汽車燈具作為汽車照明與信號(hào)裝置的主要實(shí)現(xiàn)方式，在近年來(lái)隨著技術(shù)工藝的革新也由原來(lái)的氙氣燈發(fā)展為如今的LED燈，這種燈憑借節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)，且亮度更高等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為汽車的普遍選擇，但是在散熱方面有一定的待提高性。本文將具體對(duì)汽車燈具的散熱方式與方法進(jìn)行探討研究。

　　【關(guān)鍵詞】汽車燈具,散熱,方式方法

　　1 前言

　　汽車燈具包括內(nèi)部燈和外部燈，其中外部前照燈(大燈)因?yàn)槭瞧�車夜間行駛照明的最重要保障和發(fā)出行駛信號(hào)的主要途徑，所以對(duì)其亮度功率都有很大的要求，一般在40-60W之間，大功率引起高溫度的產(chǎn)生，而高溫卻會(huì)對(duì)LED芯片的發(fā)光效率產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。因此，研究出高效率的車燈散熱管理技術(shù)是當(dāng)前車燈設(shè)計(jì)亟待解決的問(wèn)題。

　　2 燈具結(jié)溫與散熱

　　2.1 LED運(yùn)行熱傳遞過(guò)程

　　LED燈作為一種固態(tài)的二極管發(fā)光器，由磷化鎵、磷砷化鎵等III-V族化合物制成的半導(dǎo)體、具有極高的電光轉(zhuǎn)換性能，LED開(kāi)啟運(yùn)作后，在外部電場(chǎng)作用下，正向電流流過(guò)半導(dǎo)體，內(nèi)部芯片首先產(chǎn)生熱量，再以熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種形式進(jìn)行傳遞，其中，熱傳導(dǎo)是熱量傳遞最主要的傳遞方式。因此通過(guò)改變熱傳導(dǎo)能力來(lái)提高散熱性能是解決散熱問(wèn)題的可行辦法。

　　從一般LED燈具的結(jié)構(gòu)來(lái)看，LED線板空氣熱阻力的大小對(duì)散熱性能起到著決定性作用。而這又可從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析：

　　(1)線路板熱阻大小的影響因素有：線路板材料、LED間距、電阻分布形式、LED與線路板連接方式;

　　(2)熱阻大小對(duì)芯片產(chǎn)生的熱量能否導(dǎo)出到支架或熱沉上有起到直接性作用;

　　(3)如果線路板到空氣的熱阻值過(guò)大，那么傳遞到線路板的熱量會(huì)因聚焦過(guò)多而使線路板的溫度快速上升到一個(gè)過(guò)高值，而對(duì)LED造成加速光衰、器件損壞等危害性后果。

　　2.2 結(jié)溫的產(chǎn)生

　　LED的光電轉(zhuǎn)換率只有20%，其余都轉(zhuǎn)化為熱量，結(jié)溫由此產(chǎn)生。一般來(lái)說(shuō)，具體產(chǎn)生原由有下面兩種：

　　(1)內(nèi)部量子效率不高。內(nèi)部芯片的電子和空穴復(fù)合時(shí)，因電流泄漏使PN區(qū)載流子復(fù)合率降低而不能完全產(chǎn)生光子，那么這部分泄露的電流和電壓的乘積就是轉(zhuǎn)化成熱能的功率，產(chǎn)生出熱量結(jié)溫;

　　(2)外部量子效率不高。電子和空穴復(fù)合時(shí)生成的光子無(wú)法全部映射到芯片外部而轉(zhuǎn)化成熱能，且絕大多數(shù)的光子因極低的外部量子效率最終都轉(zhuǎn)化成了熱量，形成結(jié)溫的主要部分。

　　2.3 燈具散熱的重要性

　　LED燈具雖然本身的功率不大，輻射出的熱量也不多，但是因?yàn)樵诠β屎凸饽艿霓D(zhuǎn)換上，如上文所述，只有一小部分轉(zhuǎn)化為光能，剩余大部分都轉(zhuǎn)換成了熱量，產(chǎn)生較高溫度，而LED本身的特性又決定了其在較高溫度集結(jié)的環(huán)境下，芯片的熱密度會(huì)升高達(dá)上百瓦每立方，結(jié)溫的升高會(huì)導(dǎo)致LED光輸減少，這種情況下，發(fā)光的效率大大地降低，光衰明顯，且芯片加速地老化，縮短了使用壽命。這就是大功率LED等的發(fā)光與散熱之間的矛盾所在。

　　因此，只有設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的散熱管理系統(tǒng)，才能保證LED燈具的正常、持久高效地運(yùn)行，確保汽車行駛安全，也延長(zhǎng)了使用壽命，降低了維護(hù)成本。

　　3 燈具散熱的方式方法

　　根據(jù)上文所述的熱量產(chǎn)生的過(guò)程及原因，在具體的燈具散熱技術(shù)開(kāi)發(fā)和實(shí)施中，有以下幾種方式方法：

　　3.1 內(nèi)部方法

　　內(nèi)部方法即從LED燈具自身著手，根據(jù)其結(jié)構(gòu)性能提出的方法：

　　(1)改進(jìn)LED的封裝技術(shù)，實(shí)行金屬表面絕緣，減少導(dǎo)熱性，再?gòu)拈g距、分布及連接方式等方面，降低內(nèi)部熱阻，加快散熱速率;

　　(2)一方面提高光子和電能的轉(zhuǎn)化率，減少光子向熱能的轉(zhuǎn)化機(jī)率;另一方面提供工藝技術(shù)，減少電流泄漏的機(jī)率提高載流子復(fù)合率;

　　(3)可通過(guò)提高LED允許的最大結(jié)點(diǎn)溫度值來(lái)增加最大允許的散熱設(shè)計(jì)溫差，增強(qiáng)散熱設(shè)計(jì)的可操作性和散熱實(shí)效。

　　3.2 外部方法

　　所謂外部方法，是指通過(guò)利用不同的散熱裝置，從而從LED外部實(shí)現(xiàn)散熱：

　　(1)直接把金屬線路板作為熱沉向外部環(huán)境散發(fā)熱量，經(jīng)過(guò)自然空氣的流動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)線卻降溫;

　　(2)調(diào)整散熱片結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大現(xiàn)有的面積、選用導(dǎo)熱性能佳的鋁材，提高傳導(dǎo)效率。但這種方式只能適用于較低熱流密度的LED 系統(tǒng)，對(duì)于高熱流密度則不適用;

　　(3)在燈源處加裝小型的散熱風(fēng)扇，與燈具同事運(yùn)作，形成與外界空氣熱交換的強(qiáng)制對(duì)流，這樣風(fēng)扇在加速散熱片散熱的同時(shí)，對(duì)流空氣也直接把部分熱量從線板帶走，實(shí)現(xiàn)散熱。但此法中的風(fēng)扇只能吹散LED外部的一部分熱量，無(wú)法作用到起線板內(nèi)部，且在汽車行駛過(guò)程中存在不穩(wěn)定因素，因此此法尚待提高;

　　(4)在LED燈具的背面加裝帶有針肋的熱沉，同時(shí)加裝電壓風(fēng)散來(lái)散熱。但此法只適用于小功率管的LED燈具。

　　3.3 微觀方法

　　(1)使用純鋁為基礎(chǔ)材料，采用量子調(diào)控技術(shù)，加入熱運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率高的聲子晶體材料，并加入一些遏制非簡(jiǎn)諧振動(dòng)的聲子晶體材料，制成具有高比熱容、快速平衡性能和能夠與空氣快速熱交換的高性能散熱材料;

　　(2)用技術(shù)手段提高熱量流動(dòng)的速度和頻率，使其進(jìn)行技術(shù)型性主動(dòng)散熱;

　　(3)加入溫度范圍更寬的熱電波轉(zhuǎn)換材料，將熱能轉(zhuǎn)換成頻域更寬的電磁波向空間發(fā)射;

　　(4)使用技術(shù)手段來(lái)豐富熱子轉(zhuǎn)化成光子的頻域，加大散熱效率。

　　綜上所述，要實(shí)現(xiàn)LED燈具的散熱，最主要就是采用最短的熱路徑，擴(kuò)大散熱面積，想辦法讓熱量以最高的速率輸導(dǎo)出去，最終確保把LED燈具運(yùn)行溫度控制在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，提高燈具的質(zhì)量和使用可靠性。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　以LED為載體的汽車燈具是控制方便、節(jié)能環(huán)保、操作響應(yīng)快等諸多優(yōu)點(diǎn)，是汽車安全行駛的重要工具，但燈具的散熱問(wèn)題作為作為L(zhǎng)ED本身美中不足的缺憾，也是汽車燈具制造行業(yè)不斷努力攻克的難題。我們還需要進(jìn)行不斷地積累經(jīng)驗(yàn)、更新研究，在現(xiàn)有的技術(shù)方案下精益求精，力爭(zhēng)把這一世界性難題完美解決。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]郭威.大功率LED的熱管理[J].華中科技大學(xué)，2013(6).

　　[2]張志輝.汽車燈具散熱方式與方法研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015(2).

　　[3]龔兆崗.論LED照明燈具的散熱[J].現(xiàn)代顯示，2012(2).

　　[4]佟鑫.LED燈具散熱器的結(jié)構(gòu)研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)，2013 (11).

　　工程師職稱論文發(fā)表期刊推薦《船舶工程》（ShipEngineering），主辦：中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)，周期：雙月，出版地：上海市，語(yǔ)種：中文，開(kāi)本：大16開(kāi)，國(guó)際刊號(hào)ISSN1000-6982國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN31-1281/U，郵發(fā)代號(hào)：4-251，歷史沿革：現(xiàn)用刊名-船舶工程，創(chuàng)刊時(shí)間：1978。該刊被以下數(shù)據(jù)庫(kù)收錄：中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD—2008)核心期刊：中文核心期刊(2008)中文核心期刊(2004)中文核心期刊(2000)中文核心期刊(1996)中文核心期刊(1992)。本刊系中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)會(huì)刊，國(guó)家技術(shù)類核心期刊。