最佳热管理方法助力优化汽车LED照明系统

存性。晶粒与周围环境之间的一切都可以在结构函数中看到，因瑕疵和老化而导致的变化也可以通过与正常或理想装配的比较而看出来。

　　辐射分析

　　热分析对于了解发光二级管的缺陷至关重要，可用来获得热阻信息以及测试合适的粘结剂或热界面材料来确保装配后的最佳热管理能力。但用来给发光二级管供电的总电力被转化为热和光。因此，如图4所示，为了正确进行热分析，发光二级管产生的光功率应从供给电力中减去，从而得出真正的内部热阻Rth-real（完全基于发光二级管的热功率）。

　　图4：热瞬态测试原理图，在进行LED测量时考虑了光功率。

　　这里的Rth和Rth-real分别是通用半导体和固态照明组件的热阻（单位：开尔文/瓦）；ΔT代表两种定态（热和冷）之间的温度差（单位：开尔文［K］）；Pheat和ΔP分别代表用于加热组件的实际功率和驱动组件的功率与测量它的小功率之间的功率差（单位：瓦［W］）；Pel代表驱动组件的电力功率；Popt代表SSL组件发出的光功率。

　　不考虑光功率，发光二级管的结构函数将随着不同的接面温度和驱动电流而改变，因为光通量取决于这些参数，如图1所示。

　　通过明导的TERALED/T3Ster测试硬件，也可以从测量中导出参数，如总光通量、总辐射通量、X、Y和Z三色值，同时还可以完成一份频谱分析。通过一种单一的综合测量方法，可能会测出二极管特性、光功率、辐射效率、光通量、发光效率、暗视觉通量和色坐标对电流和温度的依赖性，并将其显示为LED的驱动电流、接面温度（Tj）或冷板温度的一个函数（见图5）。

　　图5：光度与辐射测量示例。

　　根据具体电流分析LED的热量和亮度

　　Mentor Graphics的FloEFD热仿真工具采用了一个独一无二的LED简化模型，具有后处理功能，不仅能让你看到LED变得有多热，还能让你根据使用的电流判断出LED产生的实际热量。根据这些信息，你可以看出LED的亮度如何。如果没有这种功能，工程师会定义一个LED热阻模型，并运用到一个发热率，但不会准确知道具体数字有多大，这是因为电压和光功率存在一个区间范围，具体值取决于具体电流产生的LED温度（见图1）。

　　图 6显示，通过这个LED简化模式，你可以定义电流，然后运用T3Ster数据或手动输入计算得出的数据（通常来说没有T3Ster数据那样准确），你可以从T3Ster或数据表中获得LED热特性带来的温度值，你还可以获得LED在这个接面温度和电流下的光通量或"热流明"和发热率。LED的温度会依据不同的电流而有所变化。这些不同的电流和温度变化又造成了光通量的不同。

　　图6：通过FloEFD LED精简模型，你可以获得LED在某个特定接面温度和电流的光通量或"热流明"。

　　早期模拟加快产品开发

　　LED 的热设计和照明系统都需要做出革命性的改变。LED使设计师能够更具创造性，通过个人风格和令人印象深刻的设计让品牌或车型脱颖而出。但随着对性能的影响越来越大，加上几乎所有的LED都有反射器和散热器，因此几何学就变得更加复杂。热管理策略不断增加的复杂性和变化意味着照明系统热设计方面的一些老旧做法已经不再凑效，仿真在设计过程中变得越发重要。

　　随着设计与性能之间的依存性越来越高，设计人员需要快速做出各种设计调整，而负责热管理分析的计算流体力学专家则因为快速的设计周期和协调复杂的几何结构而感到压力过大。因此真正自动化的网格生成（无需人工干涉便能生成高质量的网格）显得越发重要。这是与设计同步的计算流体力学解决方案的先决条件，使得设计人员能够在设计过程中进行早期仿真，而且无需深入的数字和计算流体力学知识，从而加快了产品开发进程。

　　与设计同步的计算流体力学确保对汽车LED系统进行成功的热管理

　　FloEFD支持的同步计算流体力学方法让你能够对每个设计步骤进行准确的热仿真，从而缩短设计周期。与依靠从MCAD系统输出CAD模型然后输入计算流体力学系统的典型计算流体力学不同，同步计算流体力学完全嵌入在MCAD环境中，因此无需通过STEP或IGES等中性的文件格式转换模型。这些转换通常会丢失原始CAD模型中的参数定义。参数定义的几何结构有助于包括设计变量分析在内的模拟。

　　凭借自动网格生成和其它技术，你只需对产品及其行为有必要的了解便能使用计算流体力学技术。传统情况下耗时最长的步骤——仿真和网格生成——已最大程度地缩短。这项技术的应用延伸至汽车行业的很多领域以及其它行业。图7显示了原始设备制造商工程师如何成功使用这项技术仿真来自他们MCAD系统内部的不同汽车应用。

图7：奥