关键词：汽车LED大灯;;热管散热器;;热阻;;对流换热系数;;结点温度
摘 要：近些年来发光二极管(LED)正逐步的成为我们新时期的光源,在汽车领域的应用越来越广泛,也即将成为新时期汽车主要光源。但由于车用的前照LED大灯的功率较大,热流密度较高,在密闭狭小的空间里面高效快速的散热很大程度制约了汽车LED大灯的发展;多余的热量不及时的散出也会影响LED的使用寿命。如何解决大功率LED汽车大灯照明中的散热问题,一直制约大功率LED汽车大灯的发展。本文针对汽车LED大灯散热问题进行如下研究和设计。首先,本文对各种散热方式和散热结构等进行分析对比后,结合目前LED的发展现状等方面。通过SolidWorks软件设计以大功率LED为光源的汽车前照大灯,各自配备三种不同的基于热管技术的散热器,分别为:基于微热管散热器;平板微热管散热器以及脉动热管的散热器。这三种散热器主要特点为结构简单散热高效同时宜生产可以满足目前汽车卤素大灯到LED大灯改装。其次,将其中具有代表性的微热管LED大灯散热器模型导入ANSYS Workbench有限元分析软件,通过温度模拟分析芯片结点,散热器前端温度和散热器末端温度仿真数据。通过理论定性的分析计算微热管散热器是否满足大概率LED大灯的散热需求,是否满足散热器的经济节能环保的性能。模拟的过程中针对车灯运行的不同工况,研究了热阻、环境温度及翅片组上的对流换热系数等参数对散热器性能的影响,进行微热管车灯散热实验。结果表明:正常工作的环境下,当LED灯的功率为60W时,LED结点温度为67℃,散热器的热阻稳定在0.61K/W;复杂环境温度和高功率工况下,LED结点温度都低于120℃,翅片上的对流换热系数大于80W/m~2·K以后,LED结点温度趋于平稳。最后,我们通过实验验证汽车LED大灯微热管散热器具有可行性。通过搭建实验平台,测量结点温度与散热器末端温度,结果表明:微热管散热器结点温度在功率为50W结点温度为60℃,末端温度为30℃,微热管的启动时间为3min。然后,实验三种不同介质丙酮,乙醇,蒸馏水不同充液率对热管散热性能。实验结果说明:丙酮效果最最佳,最低结点温度为52℃。充液率在30—40%是为最佳充液率。通过本文模拟和验证试验得出了基于热管技术在汽车LED前照大灯的是一个不错的探索方向,在某种程度上有效的降低LED大灯的结点温度。提高了LED的散热效率,使LED大灯的使用寿命得到了增强。也说明新型的热管式散热器能满足LED大灯散热要求。
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