LED汽车前大灯散热与光衰研究

3、试验方法和数据

3.1 试验设置和设备

根据理论设计、数据仿真，制作了试验模型和LED前大灯工作样件。样件制作要求尽量接近目标产品，以求研究成果更快更好地转换为产品。灯体内分别安装了以LED为光源的远光灯、近光灯以及转向灯、位置灯。测试观察的重点是灯体内部温度对光衰的影响。

主要测试设备为远方光电信息有限公司的YF1000光色电综合分析系统、车灯配光自动测试系统以及多点温度检测仪等专用设备。测试点分别是：车灯照度、光型、LED光源温度、PCB温度、散热器温度以及灯腔不同位置的温度梯度[4]。设备具有自动记录和数据预置功能，以验证散热与光衰的关系。

3.2 试验数据

图4是LED光源温度与光衰在不同的散热方式下的关系曲线。图中可见仅PCB散热、加散热器的被动散热和强制对流的主动散热3种不同散热设计存在相当大的差异。后二种在105℃时，基本上能够提供80%以上的出光率。

图4：散热效果不同对光衰的影响

一般功率器件(如电源IC)散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度(一般是125℃)就可以了。但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响，TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。OSTAR公司给出的大功率白光LED的结温TJ在亮度衰减70%时与寿命的关系，如图5所示。

图5：OSTAR公司LED结温影响寿命图

我们对图3b所示的前大灯样件做了不同条件下的光衰测试，试验建立在LED散热良好的基础上，模组安装在大灯封闭壳体内，温度检测点在LED光源附近。试验数据采集时的环境温度是在灯体外部施加的。试验结果表明环境温度60℃时，光衰缓慢；100℃时，光衰加剧(见图6)。

图6：不同温度环境下LED的光衰

　　4、结论

LED自身的PN结产生的结温升高，使LED的光衰加剧、发光效率受到影响，寿命变短。应用LED作为汽车前大灯光源时，通常会采用多个LED芯片阵列设计。因此在LED前大灯样机设计中，首先做好LED散热设计使结温受到控制之后，根据LED大灯的运行环境，控制驱动功率和温升，大功率LED小于80%的光衰和3000h的寿命才能得到基本保障。LED汽车前大灯产品才有广泛的市场前景。