LED 汽车灯散热器结构设计与散热分析

陈锦华，何邦贵，周光盛

（650500 云南省 昆明市 昆明理工大学 机电工程学院）

0 引言

汽车大灯不仅关系到一款车型的外貌，而且与夜间行车及不良气候环境中的安全驾驶紧密相关。20 世纪末，高亮度LED 的发明在技术上和批量生产上为汽车灯光源LED 化铺平了道路。从目前的车灯市场来看，LED 车灯无论在车辆原配还是改装市场中占比越来越重。但是，LED 高功率产品的输入电能只有15%～30%转换为光能，剩下70%～80%均转换为热能。由于电子元器件的失效率随温度的升高而升高，电子元器件的温度每升高10 ℃，其失效率就会增加一倍左右，同时电子设备的平均使用寿命也会随着工作温度的增高而下降，因此对LED汽车灯散热器结构进行散热仿真分析和优化设计就变得更加重要[1-5]。

在设计LED 发光芯片时，为能更好地控制结温，对于散热，主要考虑提高发光芯片向外壳传导热量的能力和提高外壳向外界散热的能力。

本文利用UG 进行三维建模并使用ANSYS Icepak 软件进行散热分析，分析在采用强迫风冷散热条件下，LED 汽车灯散热器的三维模型结构的改变对散热性能的影响，并根据实际情况对散热器结构进行优化设计。

1 理论分析

1.1 热传导

热传导是同一介质或不同介质间由于温差所产生的传热现象。导热基本规律由傅里叶定律给出，表示单位时间内通过给定面积的热流量，其表达式为

式中：Q——热传导热流量，W；λ——材料导热系数，W/（m·℃）；A——垂直于导热方向的截面积，m2；t——沿等温面法线方向的温度梯度，℃/m。

1.2 对流换热

对流换热是保证电子设备散热的主要方式。……