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【摘要】隨著LED車燈技術的不斷革新，LED擁有了較成熟的市場地位，但是有很多需要改善的技術，使汽車前照燈能夠有更高的照明質量。本文是在整體光源的基礎上結合仿真技術、電路設計、智能化控制及散熱的處理技術，來提升散熱的能力，減少LED燈的接觸面積，提高發光二極管的亮度，讓生產出來的產品更加穩定、可靠，設計優等質量、高效、大眾化、放心使用及環保的高效能led車燈系統。

【關鍵詞】高效能制；LED；散熱

1傳統光源與LED燈的比較

即使傳統光源的發光所散發出來的熱量遠遠高于LED燈，但是它最大的好處就是不會因為太熱影響燈光的光輸出。相反，使用LED的光照能力卻會因為表面溫度的上升而下降。就現在的發光效率下，LED燈可以讓大概15％-25％的輸入功率變成光照，其他的75％-85％的功轉成熱量，如果產生的這些熱量沒有立即散出，溫度的升高就會讓燈的性能下滑或者失效。為了避免燈因高溫從而失效，必須要在燈上安裝散熱系統。因為汽車前照燈需要矩陣式的LED，安裝散熱片以后整個燈座的體積就會變大，這就要學習先進技術或新方法來把難題解決。現如今，LED車燈作為新技術、優秀光能照明的核心產業正在迅猛發展，能快速前進主要有兩大動力，第一，國家出臺政策和政府的推動不斷增強，第二是車燈公司認為這一市場有很大的發展前景愿意投資。近期各大博覽會的舉辦，使得LED車燈行業更是發展到了一個新高度。體現所有車燈行業最先進的發展模式、形態及困難存在的同時，也同時把技術、研發及運用一一展示出來。21世紀以來，車燈的研發得到了快速發展，燈罩外闊、主板、安裝、整體連接以及LCD展示、前照燈的控制等一些應用的發展很快，車燈的性價比顯著變高，使LED車燈的推廣從無到有帶來無限的希望。現今，市場上的車燈行業和國際上一些汽車制造大國相比差距并不顯著，而且我國擁有自主知識產權的技術，我國在車燈的研發、燈芯的制造、模塊的安裝等方面都已自主制造，部分核心技術都是中國制造開發，為今后的汽車LED燈做大做強奠定了基礎。

2汽車使用LED燈的理念及發光原理

LED（LightEmittingDiode）稱為發光二極管，是先進簡潔的固定光源，優點有使用時效長、節約能耗和環保。主要部件是通過一塊電流發光的半導體材料，兩邊加上正向電壓，電流就會從陰極導入陽極，晶體就會變化出不同的光線，電流越大，燈就越亮。在進行“車燈研究探索工程”的課題中，市場上的一些公司、研發中心和高校對LED材料、高功耗的車燈零件、安裝、原廠器件、主要裝備等方面進行研究，突破了很多LED車燈一些難題，取得了非常好的成績。但LED淺色光的車燈技術還是不夠完善，很多這類別的科學、技術難題需要攻克，尤其是車燈的安全可靠方面，有很大的發展空間。2.1車燈的溫度與使用時長的關系。根據國外生產的經驗，可以研究出發光二極管的使用年限與環境溫度的關系，當環境的溫度每下降10度，車燈的發光效率會提高5%到10%，進而發現車燈的壽命也會增長2倍。2.2車燈的溫度與發光的效率。研究可知LED車燈的發光效率與溫度呈線性的關系，如果溫度為24度的時候，效率是1.0，當溫度上升到58度時，發光的效率立馬下降到0.9；溫度為100度時只還有0.8了。并且溫度的升高使得光頻譜的波動，波長變幻規律則為每升高10度，波長變動1毫米，主要的波長浮動使得變為混合色，導致轉換效率下降。所以燈的溫度升高不僅影響設備的使用時效，還會使得發光效率下降。

3車燈散熱的設計

3.1芯片與主板的傳熱。傳統的LED車燈具是選用LED燈泡，市場占用量低，一塊芯片的發光二極管因為消耗不高，熱量也很低，因此對散熱的要求不高。現如今當0.5W以上大功率車燈變成汽車裝配上的主流時，大功率也產生了高熱量。為了大幅度的增加燈座的散熱性能，研發者一直在LED的燈座和零件上做了很多革新。最開始用硅材料做為底座到用藍寶石材料最后到用碳化硅，其導熱性能提高了近30倍，不過碳化硅投入成本高。現今，大部分制造企業會把成本納入到考量范圍中，又開始使用硅材料作為基底，然后燈里使用氮化鋁作緩沖。隨著技術不斷革新，現在使用的燈座主板主要以陶瓷基板和金屬基板為材料。陶瓷基板因高散熱性，低膨脹系數等特性，能夠減少因高熱而產生的材料變型，同時材料的本身還具有耐熱、耐潮、絕緣等優點，所以陶瓷基板成為高功率照明燈用LED芯片基板的最常用散熱材料。所以一定要知曉車燈模組用料之間熱膨脹系數區別，使形成的熱應力下降，來增加使用金屬基板的可靠性。3.2主控板的散熱。車燈主控系統用焊接的形式與主板之間產生了連接，不過在主要部件里所產生的熱量也同時傳導給車燈主控系統，系統電路板的散熱性能就顯得更為重要，目前大都采用鋁基板做為系統電路板。鋁材料的電路從上到下是由金屬銅層次、傳導層和絕緣層組成，電路層要求具有很大的倒流能力，從而應使用較厚的銅箔。導熱絕緣層是鋁基板工藝中最關鍵的環節，它一般是由特種粉末填充而合的聚合物構成（主要是環氧樹脂），具有優良的熱傳導性、很好的絕緣強度和粘貼強，足以接受外力和熱力。如果絕緣層用的材料容易膨脹，就會隨著溫度的升高而膨脹破裂、產生空隙，如果有水分從空隙中進入鋁質部分，因為空氣有不可估量的導體分子，會立即使熱阻抗系數增高，生產出多余的熱量，導致熱效率降低，散熱的能力下降。如今一些制造企業會噴制一塊油漆來使得絕緣層和金屬制板之間散熱性良好，提高絕緣層的不導電性、熱阻抗下降，讓熱傳導得更充分。

4LED車燈的散熱改善方式

LED車燈的運行溫度怎樣才能發散開來，哪些關鍵因素可以影響車燈組的正常運行、整組壽命、做功的利用率等，而改變散熱方法可通過分片層級的技術、主控板分層的技術、包裝LED粒子的技術來改善。除主控層面降低芯片的熱阻是車燈的熱量處理方法外，從安裝來說，減少封裝后零件的阻抗值由常用的熱沉、采用高效率散熱的包裝材質、使用更多零件的組裝、更新啟動電源等，讓零件的效率增加。非成像光學是針對燈安裝使用的光學探索。發光二極管照明車燈應用的探索項目是基于非成像光學設計，來組成要求的車燈照明系統。現在使用封裝來改變散熱的形式，模式化子彈化的安裝工藝一般在低功耗的車燈零件中使用，針對高功耗、強光的元件，都是選用LumiledsLuxeon系列封裝法，把散發熱量的方式導入底部的金屬銅，車燈里面的封裝選用光學性質和承受高溫度、耐強烈光源體現在很優良的脂類去進行封裝，這種方法能夠得到很好的外力承受表現，與此同時車燈里面的高溫度、強光LED、外部照射都有很強的承受能力。之前敘述可靠的電路板外，市面上還有很多款具有比較成熟的熱傳導基板技術，主要有陶瓷基板（氧化鋁）、軟印制電路板、鎂跟鋁的合金、復合金屬材料基板、直接鋼接合基板（DBC）等技術，但一些技術還是有制造與編程、成本或封裝方面的考量，必須把最終成品的實際熱流模型的有效控制與改善振幅是否值得更換載板而定。

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作者:張超 單位:南寧燎旺車燈股份有限公司