最佳熱管理方法助力優化汽車LED照明系統

　　Mentor Graphics的FloEFD熱仿真工具采用了一個獨一無二的LED簡化模型，具有后處理功能，不僅能讓你看到LED變得有多熱，還能讓你根據使用的電流判斷出LED產生的實際熱量。根據這些信息，你可以看出LED的亮度如何。如果沒有這種功能，工程師會定義一個LED熱阻模型，并運用到一個發熱率，但不會準確知道具體數字有多大，這是因為電壓和光功率存在一個區間范圍，具體值取決于具體電流產生的LED溫度（見圖1）。

　　圖 6顯示，通過這個LED簡化模式，你可以定義電流，然后運用T3Ster數據或手動輸入計算得出的數據（通常來說沒有T3Ster數據那樣準確），你可以從T3Ster或數據表中獲得LED熱特性帶來的溫度值，你還可以獲得LED在這個接面溫度和電流下的光通量或“熱流明”和發熱率。LED的溫度會依據不同的電流而有所變化。這些不同的電流和溫度變化又造成了光通量的不同。

　　圖6：通過FloEFD LED精簡模型，你可以獲得LED在某個特定接面溫度和電流的光通量或“熱流明”。

　　早期模擬加快產品開發

　　LED 的熱設計和照明系統都需要做出革命性的改變。LED使設計師能夠更具創造性，通過個人風格和令人印象深刻的設計讓品牌或車型脫穎而出。但隨著對性能的影響越來越大，加上幾乎所有的LED都有反射器和散熱器，因此幾何學就變得更加復雜。熱管理策略不斷增加的復雜性和變化意味著照明系統熱設計方面的一些老舊做法已經不再湊效，仿真在設計過程中變得越發重要。

　　隨著設計與性能之間的依存性越來越高，設計人員需要快速做出各種設計調整，而負責熱管理分析的計算流體力學專家則因為快速的設計周期和協調復雜的幾何結構而感到壓力過大。因此真正自動化的網格生成（無需人工干涉便能生成高質量的網格）顯得越發重要。這是與設計同步的計算流體力學解決方案的先決條件，使得設計人員能夠在設計過程中進行早期仿真，而且無需深入的數字和計算流體力學知識，從而加快了產品開發進程。

　　與設計同步的計算流體力學確保對汽車LED系統進行成功的熱管理

　　FloEFD支持的同步計算流體力學方法讓你能夠對每個設計步驟進行準確的熱仿真，從而縮短設計周期。與依靠從MCAD系統輸出CAD模型然后輸入計算流體力學系統的典型計算流體力學不同，同步計算流體力學完全嵌入在MCAD環境中，因此無需通過STEP或IGES等中性的文件格式轉換模型。這些轉換通常會丟失原始CAD模型中的參數定義。參數定義的幾何結構有助于包括設計變量分析在內的模擬。

　　憑借自動網格生成和其它技術，你只需對產品及其行為有必要的了解便能使用計算流體力學技術。傳統情況下耗時最長的步驟——仿真和網格生成——已最大程度地縮短。這項技術的應用延伸至汽車行業的很多領域以及其它行業。圖7顯示了原始設備制造商工程師如何成功使用這項技術仿真來自他們MCAD系統內部的不同汽車應用。

　　圖7：奧迪A3車前燈的FloEFD模擬圖像，展示了為車前燈系統冷卻和散熱提供新鮮空氣的速度等值面。

　　結論

　　當使用Mentor Graphics的T3Ster和TERALED進行全面的LED熱阻瞬態測試（包括光度和輻射測量）時，你會得出高度準確和可重復的真正熱阻測量結果，并且在產品設計期間將這些轉換成用于計算流體力學仿真的熱阻-熱容模型。