汽车室LED灯的散热分析技术

虽然试作品的电路基板表面涂炎杩辜粒不过包含LED在内电路的热，透过铜箔图案与热通孔立即传递到基板背面，因此模拟分析同样不列入考虑。如上述开发LED照明机器时，只作不含LED灯体的LED单体验证，LED产生的热几乎都是通过固体内部，再从散热鳍片表面传递到空气，不会像其它光源局部性会使产生红外线的单元本身或是灯体变热，或是热放射到外部等等。

许多情况LED灯体只是单纯的树脂容器，热容量的大小随着容积增加，其结果造成LED单元周围的空气上升温度，因此LED单元装设至灯体时的温度，可以根据LED单元灯体的检测值，或是计算值作某程度的推测。此外LED单元灯体的场合，可轻易设置热电耦等温度检测感应器，利用热座标进行温度检测。

由于电路基板上产生的热都传递到散热鳍片，因此两个LED的温度不受其它热源影响，几乎是相同值。模拟分析使用上记验证LED单元时相同的条件，每个LED的负载电力为0.31W，假设其中的85%转换变成热，包含电阻在内的总发热量为1.29W、环境温度为24.6℃。

图3是去除树脂外罩时，LED单元的温度分呀峁，图中分别记载计算值与实测值。由图可知LED的阴极部位与基板背面温度差大约3℃，热透过热通孔传递到背面，LED的阴极部位与距离最远的散热鳍片的温度差大约5℃，包含两个LED在内的实验值与计算值的差低于1℃以下，证实不论是LED单元的计算模型或是LED单体模型，计算精度都没有问题。

车内灯整体的温度评a

最后针对LED车内灯进行实测与模拟分析的评a与验证。为进行LED车内灯的温度评a，首先u作照片2的试验设备。车内灯嵌在车内树脂天花板内，天花板内还装设类似车体屋顶的树脂板，因此LED产生的热透过散热鳍片，释放到2片树脂板之间的空间。试验必须以各种环境温度进行，因此上记试验设备的出射光朝下放置在a温槽内。模拟分析必须时甘夷诘剖匝樯璞傅募扑隳Ｐ停该模型模拟右侧地图灯的点灯状态，因此只将右侧模型化。此外散热时只利用散热鳍片周围，研究人员认为减小试验设备的树脂板尺寸，可以抑制计算上要求的网数，同时还省略试验设备的外框。

如上述LED室内灯的试验是将试验设备设置在a温槽内部进行，此时为降低内部搅拌用冷却风扇造成的循环气流影响，试验设备整体以纸箱包覆检测温度，循环气流通过试验设备下方的金属网，可能会影响室内灯的温度。通常循环气流的流速为3~5m/s，本试验以接近室内进行，冷却风扇造成的循环气流影响比较小，模拟分析分别以2m/s、3m/s、4m/s一样流速为条件进行试验结果比较。

计算条件与实测条件一样，假设每个LED1的0.30W负载电力的85%转换成热，包含电阻在内的总发热量为1.27W，环境温度28.7℃。图4是试验设备中央断面的模样，相较于阴极部位的温度，相当于循环流的一样流速与散热鳍片上方的空气流速会有影响。此外必须利用模拟分析检讨搅拌用冷却风扇造成的循环气流影响。

根据图4模拟分析结果(速度向量图)，研究人员调查试验设备中央断面部位，散热鳍片与树脂板(相当于车体的屋顶)挟持领域的空气速度，以及LED阴极部位的温度，环境温度与上记实验相同都是28.7℃。

实验实测的LED阴极部位温度为57.1℃，一样流速2m/s时LED阴极部位温度的计算值为58.7℃，3m/s时54.3℃，依此推测检测实测值 57.1℃时的循环空气流速，在2~3m/s之间的可能性很高。根据模拟分析结果可知，散热鳍片与树脂板的流速只有一样流速的3~4%，即使如此，它对LED阴极部位温度的影响很大，由于室内灯的树脂灯体热传导率很低，因此温度很高的领域，几乎都集中在散热鳍片周围。

根据57.1℃的阴极部位温度与0.30W得负载电力，推测LED的接点温度Tj为81.7℃，因此接点温度Tj最大许容值可以当作Tjmax，若是130℃就有48.3℃的温度，单纯计算环境温度一直到77.0℃还可以使用。此外在a温槽试验温度有偏低检测倾向，因此适当的接点温度推测时，必须慎重考虑此问题。

结语

本文已介绍了车用LED室内灯试作品的热流模拟分析技术。汽车的照明光源正在进行LED化革命，然而要在车内天花板狭窄空间进行自然空冷散热，以往只被当作补助性质使用的热流模拟分析，目前反而变成基本设计必要的支援工具。因此一般认为未来设计段阶透过热流模拟分析，根本性解决问题的手法势必成为主流。

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