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LED设计成汽车一大挑战

  现在,越来越多的电子设备正被广泛应用于汽车行业,有统计显示,如今电子设备在一辆车的成本中占到了30%-40%。这些电子设备不仅包括发动机控制单元、制动系统和传动系统控制装置等功能性装置,还有更多电子产品,如娱乐和导航系统。最近,汽车领域对 LED 技术的使用出现了爆发性增长,例如在欧洲,所有汽车都必须安装 LED 行车灯。

  LED会不断散发出热量,而灯罩却变得越来越小。亮度和功耗在不断提升,但被紧密排列在一起的 LED(汽车前后灯)却没有配备相应的散热风扇。因此,可靠性和性能势必会受到影响。如果 LED 超过临界结温,就会出现问题:LED 灯变暗。如果温度持续过高,LED 灯的使用寿命就会缩短,继而过早报废。汽车上的 LED 灯的平均寿命有好几千个小时,过早报废将给制造商带来额外的保修成本。

  优秀的热管理取决于良好的散热设计。LED元件是设计过程中的第一个环节。元件设计师会利用热分析软件和测试仪器对元件的材料和结构进行分析,确保结上产生的热量可以很容易地通过 LED 元件层散发出来。子系统设计师会将 LED 元件排成阵列,并加入散热器和其他冷却装置,然后再次对产品进行分析。他们可能会调整 LED 元件之间的间隔距离,或添加额外的冷却装置,以确保 LED 灯不会超过临界温度。最后一步通常由机械设计工程师利用机械计算机辅助设计系统来完成,设计师会将排列起来的 LED 灯放进灯罩(如汽车前灯)里,同时利用先进的计算流体力学 (CFD) 软件进行热分析。

   需要注意的是,解决了元件的热管理问题,并不意味着也解决了子系统的热管理问题。而解决了子系统的热管理问题,也不代表系统的热管理问题就解决了。

  那么问题出在哪里?设计业的空白,多年来整个行业一直在使用出色的 CFD 热分析软件。FloTHERM 等产品快速、精确,十分好用,且无需外聘专家,公司内部的工程师便能完成分析。但问题是,软件分析结果的准确性,取决于所输入元器件模型的准确性。如果输入的元器件模型不准确,则无论分析过程多么完美,软件的结果也只会误导设计者。

  但关键是供应商提供的典型 LED 数据表,只会出现其总功耗(如最大正向电流和电压),以及“结”和某些参考点(如焊接点)之间的单个热阻,并没有热量如何通过封装内各层并散发出去的信息,也没有能够用于界定各层热阻和热容的热路径/障碍描述。

 

Hits:  UpdateTime:2013-01-15 11:52:45  【Printing】  【Close

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