汽车前照灯LED多芯片模块的热设计

摘要

LED具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强和有利于环保等诸多优点,被认为是第四代汽车前照灯的理想光源,但散热问题是限制大功率 LED用作前照灯的瓶颈,LED芯片结温升高将导致光输出降低和寿命减少等问题。
　　本文利用热阻理论计算设计了基于热管的汽车前照灯 LED多芯片模块,这种结构利用汽车行驶引起的空气相对流动形成强制对流,可以将芯片结温控制在60℃以下,结构紧凑,适合安置在狭小的汽车灯具空间。采用ANSYS有限元软件数值模拟的方法研究了芯片排列间距、DBC基板尺寸、热沉尺寸等因素对模块散热性能的影响,并根据计算结果优化了散热结构。制作了三种不同方案的模块,采用正向电压法测量了自然对流和不同风速强制空气对流条件下芯片结温随时间变化规律,比较了三种结构的散热性能并分析了导致差异的原因。
　　指出了LED多芯片模块系统热阻构成及各自所占比例,分析了对散热性能产生重要影响的对流换热热阻、接触热阻、芯片热阻和DBC基板热阻的影响因素,并提出了进一步改善方案。
　　考虑到汽车停止行驶时无风冷效果的情况,设计了前照灯 LED多芯片模块温控系统,以翅片温度作为反馈信号控制风扇电路通断,通过设置翅片温度阈值为不同值,可以将芯片结温控制在相应范围,从而达到不超过60℃的设计要求。

目录

汽车前照灯 LED 多芯片模块的热设计

THERMAL DESIGN OF A LED MULTI- CHIP MODULE FOR AUTOMOTIVE HEADLIGHTS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的

1.2 大功率LED散热及结温测量的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备及方法

第3章 前照灯LED多芯片模块散热结构设计与优化

3.1 引言

3.2 传统散热结构

3.3 热管自然对流散热结构

3.4 热管强制对流散热结构

3.5 散热性能的影响因素

3.6 本章小结

第4章 前照灯LED多芯片模块结温测量

4.1 引言

4.2 芯片常量系数K值标定

4.3 LED多芯片模块结温测量

4.4 本章小结

第5章 前照灯LED模块散热性能研究及结构优化

5.1 引言

5.2 散热性能研究及结构优化

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢