车辆外部照明LED系统的计算和试验研究



车辆外部照明LED系统的计算和试验研究

对下一代汽车LED照明系统的紧凑热封装方法和面临的挑战进行讨论。对一个具有挑战性的三合一高度封装的LED照明系统进行理论计算和试验研究。通过紧密轻型印刷电路板（PCB）技术将LED和其它电子器件集成封装在一个外壳内，由于照明系统靠近车辆发动机，因此发动机热量对其影响很大，这对照明系统散热和照明提出了挑战。电子产品热管理的主要挑战之一是高功率密度与有限的表面积比值所导致的高热流率，其会迅速产生高温甚至穿越数百微米厚隔层。因此，尽可能地缩短热流路径十分必要，可以降低热阻，有效地把热量从管芯释放到周围。本文研究的目标是找到用于汽车外部照明的LED系统中每个组件的热传递效应，建立单个封装的热传导模式，并对其进行分解和数值分析，然后对每个组件的封装电阻导电率的敏感性进行分析。基于有限元方法对单个密封包的热效应进行研究，建立系统级的计算流体力学（CFD）模型。进行一系列的试验和分析研究，对计算结果进行验证。结果表明，密封包的界面层完全满足设计要求。分析封装级别可以确定影响LED封装的一些关键参数，系统级的分析可以识别电路板上更大规模的高温点和低温点。在系统级的建模中，一系列具有不同热通量的电子器件被安置在LED印刷电路板的背面，用以测定不同的功率消耗。系统级的计算流体力学模型表明，基于双边阻燃（FR4）的电路板会引起局部发热，需要对冷却系统进行改进。

Khosroshahi, F.S.et al. Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm), 2014 IEEE Intersociety Conference on. IEEE, 2014: 39-46.

编译：陈鹏飞