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(多图) 热仿真和热特性分析帮助优化汽车LED应用

Boris Marovic?? 2013年05月23日 ?? 收藏0
本文讲述了能够帮助汽车照明行业实现最佳热管理的方法。我们就选择和测量LED热特性以及为特定应用选择最合适的LED进行了讨论。由于温度过热可能破坏LED系统的稳定性,我们还讨论了车前灯和车尾灯等形状复杂照明系统的热模拟,以及使用同步计算流体力学技术来设计更高品质的产品并以更快、更高效、更经济的方式开发汽车照明系统。

行业趋势

根据麦肯锡公司(McKinsey & Company)对全球照明市场的见解,汽车照明市场目前规模约为180亿美元(130亿欧元),占整个照明市场的大约20%,预计到2020年将增至250亿美元(180亿欧元)。随着LED(发光二极管)的发展,汽车应用中的LED预计在未来10年会显著增长。《LEDs Magazine》2012年11月刊登的一篇文章称,戴姆勒即将面市的S系列梅赛德斯的所有照明系统都将使用LED。2010年至2020年,LED的价格将减至当前价格的十分之一,因此相比传统光源,LED将更具竞争力。

与传统汽车照明光源不同的是,LED对温度更加敏感,不仅仅需要对设计中使用LED的结构和特性有足够了解,还需要了解从散热器到冷却流体的整个热管理系统。拥有了这些技能后,照明设计师就能优化其设计,确保LED使用寿命长久,发射波长移位最小,或者光输出损失最小。他们还能更有效地将LED作为一种光源来使用,并推动LED在汽车行业的全面普及。

在汽车照明领域使用LED的挑战

随着光源设计从白炽灯向LED转变,传统的热管理概念已经过时,需要养成新的思考方式。大多数白炽灯的电能中有约83%形成热辐射,约12%形成热损耗,不会面临光源散热难题。LED则大多通过传导传递热损耗(约60-85%),并对热管理十分敏感。100瓦白炽灯的电光转换效率仅为约5%,而LED的转换效率能达到约15-40%,并且还在不断提高。

LED的主要热挑战是维持高色度稳定性和预期寿命。汽车行业的LED需要具备终生耐受性。LED不光更加高效,其更高的能见度也颇具价值,因此更加安全,欧洲经济委员会(ECE)规定从2011年起所有新款汽车都必须安装日间行车灯(DRL)。

因为车头灯和车尾灯等外部灯几乎是完全密封的系统(除极小的气流入口、出口以及普通白炽灯的小开口之外),因一个瑕疵而更换LED是不现实的。当车头灯或车尾灯多个LED出现故障时,只能通过更换整个车灯来解决。因此,不仅仅是LED,整个灯具设计都必须具有很高的可靠性和质量,因为更换整个车头灯很昂贵;如果还在保修期内,那么系统的原始设备制造商(OEM)和供应商将要花费很大的代价。

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? 第1页:在汽车照明领域使用LED的挑战? 第2页:分析热和辐射行为的特性可确保高可靠性
? 第3页:辐射分析? 第4页:根据具体电流分析LED的热量和亮度
? 第5页:计算流体力学确保对汽车LED的热管理

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