大功率LED汽车前照灯的热学设计及实验研究(3)

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5.1 结论 1

5.2 展望 1

致谢 1

1 绪论

随着汽车工业的不断发展壮大，汽车成为我们生活中最重要的代步工具，出行必备。拥有自己的一辆小汽车的人也是逐年递增的。所以汽车的照明也已经成为了全世界照明领域的一个重大分支。而汽车照明中前照灯占据的分量可谓是绝对的重要。汽车在夜间行驶时，需要通过前照灯来提供一个相对良好的视野以保障行车安全。最原始的前照灯是使用燃料燃烧提供照明的，这种照明方法的不足也是显而易见的，后来随着电气照明的发展，汽车前照灯也不断的更新，一直都是朝着最新的照明技术靠近。汽车灯的组合也越来越标准化，人性化。LED作为最新一代的照明技术，也是早已运用于汽车照明。LED以其独特的优势给汽车照明带来了一个全新的照明时代。

1.1 课题背景

汽车的前照灯是用于车辆在夜间或光线较暗时行驶所使用的照明灯具，是保障车辆行驶安全的不可或缺的重要组成部分之一。伴随着照明技术的不断发展，汽车前照灯也在不断的更新换代。前照灯从最初始的使用燃料燃烧做为光源，到白炽灯（或卤素灯）和高压气体放电灯，再到现在的LED大致经历四个发展阶段。第一代的汽车光源用燃料直接燃烧，在那个电气照明不发达的时代基本满足汽车的照明要求。白炽灯的应用使汽车前照灯照明进入了电气时代，白炽灯是热辐射光源，发光时灯丝温度非常高，白炽灯灯丝采用的是钨制的灯丝，由于金属钨的升华作用，白炽灯的使用寿命比较短，后来将白炽灯进行改进，在白炽灯里面充入碘蒸气，利用碘和钨在高温下进行的不断地循环化合和分解反应来反复工作，在很大程度提高了白炽灯的使用寿命，这种改进后的卤素灯的寿命几乎是白炽灯寿命的4倍，同时这中卤素灯的灯丝工作温度还得到提高，使得灯丝发光效率提高。使其很快成为了汽车前照灯的主要光源。HID相对于卤素灯具备寿命长，光效高，色温高等优点，其利用气体放电发光，光源亮度和寿命都远大于卤素灯。

LED光源是利用半导体PN结芯片发光，体积小、安全性高，发光效率比较高，可达100lm/W以上，远高于卤素灯。而且使用寿命比较长，可达50000-100000小时。随着技术的发展，LED光效还可继续提高。

LED早在上世纪就开始运用于车灯领域，当时由于技术的不成熟，LED的各项优势表现并不明显，使得LED的应用受到比较大的限制，只能用于一些如刹车灯等辅助灯具上，。现在的LED在技术上已取得非常大的进步，不论是在效率、寿命、可靠性或环保等各个方面都逐渐超越了传统光源。毋庸置疑的是LED以其独特优势成为新一代汽车光源已是大势所趋

1.2 研究现状和发展趋势

LED是一种冷光源，其发光机理是由能带之间的电子跃迁产生光，光谱不包含红外成分，通过红外辐射几乎没有办法散去产生的热量，所以研究的LED散热的问题，主要是从热如何传递出去和热的产生两个问题进行，即产热和散热。LED系统内的热传递路径是比较复杂的，芯片散热途径可以沿着两个垂直方向被简化：一个是从芯片到透镜和反射杯，转移到周围环境中。大量相关的实验研究已经表明，这一途径的散热量非常少，几乎可以忽略不计，另一种是经过芯片、粘贴胶、金属基板、散热器最后到周围环境。