伴随着汽车行业的蓬勃发展，过去仅在高端车型中配置漂亮且光学性能优越的大功率LED模组逐渐在大批A级车和售后市场中得到推广，尤其是随着车灯发光二极管（LED）光源的广泛使用，汽车前照灯大功率LED的大量装备是未来发展的趋势。所以透镜作为外饰灯具的主力军，在灯具设计阶段大功率LED散热始终是关键任务。
大功率LED在汽车前照灯中主要应用在远近光功能上，从外观上可以大致分为反射式与透镜两类：
LED远近光-反射式
LED远近光-透镜式
某车灯远近光模组的内部结构
但是不论反射式或透镜外观形式与热学模型中相同，均透过金属基板使大功率LED所产生之热造成后方散热器，再利用散热器巨大的表面积向四周空气进行散热，其散热路径见下图：
大功率LED的散热路径
下面就散热路径上的每个部件在散热工作机理做一些介绍：
LED
LED的内部构造
许多人都感觉到LED作为热源对于整个热学模型所起到的只是一种单纯的热源，和卤素灯里的灯炮差不多，并没有想到它对于散热有着怎样的影响。其实不然，因为准确的来说LED中热源的部分是LED封装中间的晶圆部分，也就是常说的Junction。在Junction的温度导出到LED封装外侧时，就会体现出不同LED的性能。具体在LED的规格书中会有定义不同LED的junction到焊盘处的热阻信息，该值越小越能体现LED的散热性能好，特别是在大功率LED的应用下，该因素至关重要。
LED规格书中对热阻的定义
PCB
PCB作为承载LED焊接与走线的主要载体，一要确保线路的排布，二要确保是否能达到电子器件散热要求，两者需同时具备。提到PCB的选型，就不得不提到FR4与金属基板两大类，前者有方便走线，双面布线的优点，缺点是散热性能差，在大功率LED运用较少。
FR4板中增加过孔提升散热性能
当然，FR4板在垂直方向上可通过散热过孔向下端铜箔引入热量以增加散热，但因过孔铜箔含量较少，增强能力之后仍远远低于金属基板，因此适用于小功率场合占大多数。
与FR4相反的就是在大功率LED中运用较多的金属基板，其中铝基板运用的更广，其优点是金属基材的高导热性将热源中热量第一时间导出，缺点则是只能单面布置电路，成本较贵，是远近光这种大功率模组的首选方案。
PCB散热示意图（左侧为FR4,右侧为金属基板）
由上面散热示意图不难看出金属基板之所以具有优越散热能力，其根源在于基材具有高导热性，因此较FR4更能增加底部热传导并更能充分利用PCB散热面积。
需要注意的是，同为金属基板，因各生产厂家绝缘层配方和切片工艺不同，还会造成它们在散热性能上存在一定差别。
金属基板的结构示意图
不同型号的金属基板温度性能
导热硅脂/导热胶
因为实际产品加工出来后PCB与散热器贴合面上，从微观角度看贴合的面都是点与点接触的，这就和设计理想状态面与面接触大相径庭。设计最初目的是从PCB将热量直接引入散热器基面，实际产品粗糙接触面造成大量空气充满接触面，这些空气构成阻热层使热流不能移动到散热器上，这时就需要一定的填充材料来排出两者间的空气，于是就出现了这些导热填充材料。
微观上理想和实际的零件接触表面
填充导热材料前后的热流走向分布
导热材料的工作机理都是一样的，但是根据不同产品的实际需求，市场上主要有三种不同的类型产品：
1.导热硅脂
某款导热硅脂
导热硅脂使用最广泛，又称散热膏，导热膏等，属于高导热绝缘有机硅材料。导热硅脂导热率高、导热性优良、电绝缘性好、使用温度范围大、使用稳定性好、稠度小、施工性能优良。
在实际运用中主要应用在零贴的两个零件之间，尽可能的挤压出零件之间的空气间隙，达到最佳的热传导状态。但是众所周知含硅产品都离不开挥发的问题，到了一定使用寿命后，导热硅脂会固化产生间隙，导热性能大打折扣。
2.导热硅胶
某款导热胶
导热硅胶的出现规避了导热硅脂的挥发问题，同时具备导热硅脂的其他优点。具有优异的导热性能，固化后的导热系数达到1.1-1.5W/mK ,为电子产品提供了高保障的散热系数。同时具有优越电气性和耐老化，抗冷热交变等特点，提高了产品使用寿命。具有一定粘接强度，特别是与电子元件，铝，PVC\PBT塑料附着力好，密闭性及粘接性好。因导热硅胶能固话，不会出现导热硅脂挥发龟裂等现象，适用于对产品使用寿命提出一定要求。
3.导热垫片
某款导热垫片
导热垫片有一定柔韧性，绝缘性好，压缩性高，是专为采用缝隙进行热量传递而设计的方案制造的。本实用新型可对缝隙进行填补并完成发热部分和散热部分之间的热量传递。导热垫片多数用在灯具中的驱动电路板设计，及部分中功率FR4电路板，同时对电路保护有一定要求的情况。在远近光的发光模组中运用较少，因为大功率模组在热设计中尽可能减少间隙，不适用与导热垫片的使用。
四、散热器
散热器应成为模组整体设计的主要部分，此设计部分需确认散热器的工艺形式、散热器的外形以及考核是否需配置风扇。下表介绍了常见散热器工艺差异。
除此之外，散热器设计中的叶片高度、长度、周围空气的流速都对LED模组的温度有一定影响。下面就图示经典散热器的关键尺寸简单分析各参数对散热性能的影响：
典型的散热片设计
通过上图可以看出随着翅片高度的增加，散热面积进一步增大，热源处的温度不断变小。但是需要注意的是温度变小不是线性的，当翅片高度大于80mm后，温降就会变的很不明显。此时一味地增大翅片高度是没有意义的。
长度方向上加大长度也是加大散热器散热面积实现一定降温效果。但达到某一长度时，气温上升。由于散热器处于自然对流状态时，空气流速由温差来推动，速度均较小属层流，由流体力学学习到的知识可知层流具有清晰的边界层，随散热器长度增大，边界层厚度不断积累，厚度到达翅片之间缝隙后空气就不能流通，散热性能却下降。因此，当设计过程中碰到长度方向较大的散热器时，通常都是将翅片以某一区间进行中断处理，使之边界层积累受阻，散热性能无法得到充分地发挥。
最后一张图是温度与流速的关系，很显然流速从0.5m/s到3m/s，温度会有很大降幅接近50%，但是随着风速的进一步提升，温降的效果就不太明显了。长度方向上加大长度也是加大散热器散热面积实现一定降温效果。风量规格不同的风扇，其温度差异也就没有质的区别。
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