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基于无基板LED模组的汽车前照灯散热设计
| 论文题名： | 基于无基板LED模组的汽车前照灯散热设计 |
| 关键词： | 汽车前照灯;发光二极管;无基板模组;散热设计 |
| 摘要： | LED体积小、寿命长、能耗低及启动迅速，已是新一代汽车前照灯光源的首选。但由于封装技术的限制，LED出光率不高，大部分能量均以热能形式散失，而芯片作为热能的直接承担者，其体积小，热流密度高，易造成热量堆积；此外，LED前照灯工作环境温度较高，堆积在芯片处的热量难以散失。因此本文针对LED前照灯散热问题，进行了以下研究工作： 首先，本文分析了两款商用化的被动散热方案，提出LED前照灯的散热问题应从导热过程和散热过程解决。通过理论与模拟结合的方式，探讨了倒装与正装灯珠结温差异的原因，同时，定性地阐述了普通基板中绝缘膜对热流的阻碍作用，提出了低热阻的无基板LED模组。 其次，采用模拟方式进行无基板LED前照灯模组的设计。结果表明，基座中绝缘膜厚度对芯片结温影响较小，而中间铜电极宽度及基座高度对芯片结温影响较大，进而确定了无基板LED前照灯模组相关尺寸：绝缘膜厚0.1mm，中间铜电极宽5mm，基座高度6.45mm。此外，结合“参考热阻”法和公式法计算获得PN结到热电分离端导热通道上的热阻为0.916℃/W。 再次，运用正交试验研究LED前照灯太阳花散热器主翅片数、主翅片高度、主翅片厚度、副翅片数及根部厚度对芯片结温和体积的影响；利用极差分析法，探讨了各因素对LED前照灯芯片结温和体积的影响程度；并利用线型加权模型，综合考虑芯片结温和体积的影响，优化设计出散热器的最佳尺寸，并计算出优化后的散热器翅片效率为95.27％。 最后，对不同LED灯珠的热阻进行多次测量，并求得平均值为10.15℃/W。同时，测试LED前照灯样品上灯珠的管脚温度，利用灯珠热阻10.15℃/W推算前照灯芯片结温，算出LED前照灯安全使用的功率极限约为26.11W。 |
| 作者： | 杨凯 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 吴懿平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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