汽車室LED燈的散熱分析技術

雖然試作品的電路基板表面涂炎榪辜粒不過包含LED在內電路的熱，透過銅箔圖案與熱通孔立即傳遞到基板背面，因此模擬分析同樣不列入考慮。如上述開發LED照明機器時，只作不含LED燈體的LED單體驗證，LED產生的熱幾乎都是通過固體內部，再從散熱鰭片表面傳遞到空氣，不會像其它光源局部性會使產生紅外線的單元本身或是燈體變熱，或是熱放射到外部等等。

許多情況LED燈體只是單純的樹脂容器，熱容量的大小隨著容積增加，其結果造成LED單元周圍的空氣上升溫度，因此LED單元裝設至燈體時的溫度，可以根據LED單元燈體的檢測值，或是計算值作某程度的推測。此外LED單元燈體的場合，可輕易設置熱電耦等溫度檢測感應器，利用熱座標進行溫度檢測。

由于電路基板上產生的熱都傳遞到散熱鰭片，因此兩個LED的溫度不受其它熱源影響，幾乎是相同值。模擬分析使用上記驗證LED單元時相同的條件，每個LED的負載電力為0.31W，假設其中的85%轉換變成熱，包含電阻在內的總發熱量為1.29W、環境溫度為24.6℃。

圖3是去除樹脂外罩時，LED單元的溫度分呀峁，圖中分別記載計算值與實測值。由圖可知LED的陰極部位與基板背面溫度差大約3℃，熱透過熱通孔傳遞到背面，LED的陰極部位與距離最遠的散熱鰭片的溫度差大約5℃，包含兩個LED在內的實驗值與計算值的差低于1℃以下，證實不論是LED單元的計算模型或是LED單體模型，計算精度都沒有問題。

車內燈整體的溫度評a

最后針對LED車內燈進行實測與模擬分析的評a與驗證。為進行LED車內燈的溫度評a，首先u作照片2的試驗設備。車內燈嵌在車內樹脂天花板內，天花板內還裝設類似車體屋頂的樹脂板，因此LED產生的熱透過散熱鰭片，釋放到2片樹脂板之間的空間。試驗必須以各種環境溫度進行，因此上記試驗設備的出射光朝下放置在a溫槽內。模擬分析必須時甘夷詰剖匝檣璞傅募撲隳Ｐ停該模型模擬右側地圖燈的點燈狀態，因此只將右側模型化。此外散熱時只利用散熱鰭片周圍，研究人員認為減小試驗設備的樹脂板尺寸，可以抑制計算上要求的網數，同時還省略試驗設備的外框。

如上述LED室內燈的試驗是將試驗設備設置在a溫槽內部進行，此時為降低內部攪拌用冷卻風扇造成的循環氣流影響，試驗設備整體以紙箱包覆檢測溫度，循環氣流通過試驗設備下方的金屬網，可能會影響室內燈的溫度。通常循環氣流的流速為3~5m/s，本試驗以接近室內進行，冷卻風扇造成的循環氣流影響比較小，模擬分析分別以2m/s、3m/s、4m/s一樣流速為條件進行試驗結果比較。

計算條件與實測條件一樣，假設每個LED1的0.30W負載電力的85%轉換成熱，包含電阻在內的總發熱量為1.27W，環境溫度28.7℃。圖4是試驗設備中央斷面的模樣，相較于陰極部位的溫度，相當于循環流的一樣流速與散熱鰭片上方的空氣流速會有影響。此外必須利用模擬分析檢討攪拌用冷卻風扇造成的循環氣流影響。

根據圖4模擬分析結果(速度向量圖)，研究人員調查試驗設備中央斷面部位，散熱鰭片與樹脂板(相當于車體的屋頂)挾持領域的空氣速度，以及LED陰極部位的溫度，環境溫度與上記實驗相同都是28.7℃。

實驗實測的LED陰極部位溫度為57.1℃，一樣流速2m/s時LED陰極部位溫度的計算值為58.7℃，3m/s時54.3℃，依此推測檢測實測值 57.1℃時的循環空氣流速，在2~3m/s之間的可能性很高。根據模擬分析結果可知，散熱鰭片與樹脂板的流速只有一樣流速的3~4%，即使如此，它對LED陰極部位溫度的影響很大，由于室內燈的樹脂燈體熱傳導率很低，因此溫度很高的領域，幾乎都集中在散熱鰭片周圍。

根據57.1℃的陰極部位溫度與0.30W得負載電力，推測LED的接點溫度Tj為81.7℃，因此接點溫度Tj最大許容值可以當作Tjmax，若是130℃就有48.3℃的溫度，單純計算環境溫度一直到77.0℃還可以使用。此外在a溫槽試驗溫度有偏低檢測傾向，因此適當的接點溫度推測時，必須慎重考慮此問題。

結語

本文已介紹了車用LED室內燈試作品的熱流模擬分析技術。汽車的照明光源正在進行LED化革命，然而要在車內天花板狹窄空間進行自然空冷散熱，以往只被當作補助性質使用的熱流模擬分析，目前反而變成基本設計必要的支援工具。因此一般認為未來設計段階透過熱流模擬分析，根本性解決問題的手法勢必成為主流。

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