导热塑料在汽车灯具LED散热器上的应用探究

吴晓兰，颜许

(常州星宇车灯股份有限公司，江苏常州 213022)

0 引言

随着科学技术和工业生产的发展，导热塑料材料被广泛应用于换热工程、采暖工程等领域。电子电器工业也是应用导热塑料较多的一个领域，主要用来制造要求较高的导热电路板，也用作输送、封闭、装饰等，在某些制品固化时的尺寸稳定性上也有应用。

现在，人们对导热材料提出了新的要求，希望导热材料具有更优良的综合性能。在车灯行业，导热材料应用还较少，目前LED的导热塑料在欧美的车灯厂已经普及。例如，德国ZIZALA车灯厂在MASADI前灯远近光LED散热器上采用PA66来提高散热效率，土耳其MARSOTO在雾灯LED散热器上也使用PA66 TT6600-5001材料来提高散热效率。

1 试验部分

以一款国内自主品牌的前雾灯作为试验对象，这款车型生命周期为5年，规划产量35万辆，属于中档车，预计售价为(12～16)万元。其前雾灯整体造型如图1所示。

这款前雾灯的零件包括灯罩、反射镜、壳体、散热器、线路板1、线路板2、旋转轴固定座、线束、驱动模块、调节螺母、密封垫、调光螺杆、透气盖、螺钉等。散热器原使用铝合金材料，散热面积约269 cm2。其三维结构及安装状态如图2所示。

通过了解汽车灯具已有的应用材料，PolyOne导热材料在实际应用中案例最多。故通过一系列的材料性能对比后，最终选择PolyOne供应商提供的PA66 TT6600-5001材料作为验证材料。材料的物性参数如表1所示。

表1 PA66 TT6600-5001性能数据

由于没有散热器的塑料加工的模具，故考虑将材料加工成大体积的样块，然后通过机加工成图2的形状。样块在工装车间用机床铣出来，固定在工装上先加工一面，然后反转，再加工另一面，加工精度有待提高，但总体效果比较理想。加工后的导热塑料材料散热器如图3所示。

同时LED线路板分别布置4个热电偶，具体位置如图4所示。散热器与线路板之间采用导热脂粘接。

2 点亮测试对比结果

分别对安装铝材料散热器、导热塑料材料散热器的前雾灯总成做常温和高温点亮(70 ℃，1 h)，为了更好地对比，通过驱动线路板将LED的点亮功率分别调为0.5、1.5、2 W，分别点亮1 h后，用温度测量仪记录热电偶的温度数据，试验数据如表2所示。

表2 点亮1 h后的温度对比结果

从表2可以看出：不同功率LED在常温、高温下点亮，导热塑料材料温度比铝合金材料要高1～9 ℃，也就是说导热塑料的散热效果比铝材料稍差一些；但是对于低功率LED，测试结果还是比较近似的，尤其功率在0.5 W以下。

3 结论

通过对安装导热塑料PA66 TT6600-5001和铝合金散热器的前雾灯总成做常温、高温点亮测试过程中温度的对比，数据显示导热塑料的散热效果比铝材料稍差一些，但对于低功率的LED，导热塑料的散热效果接近于金属铝，而对于大功率的LED，导热塑料的散热效果要低于金属铝，导热塑料在汽车灯具上LED散热器上的应用还将面临挑战。但由于塑料在设计、加工上的灵活性，以及汽车轻量化的需要，导热塑料材料在汽车灯具上的应用将是未来比较热门并值得深入探讨的一个话题。