LED设计--汽车热管理的一大挑战

2012-12-20 19:49:18来源: 佳工机电网 关键字:设计  汽车

电子设备正被广泛应用于汽车行业。有估计显示,如今电子设备在一辆车的成本中占到了30%-40%。这些电子设备不仅包括发动机设计包含LED系统在内的这些电子产品时,好的热管理变得越来越重要。LED会不断散发出热量,而灯罩却变得越来越小。亮度(和功耗)在不断提升,但被紧密排列在一起的 LED(汽车前后灯)却没有配备相应的散热风扇。因此,可靠性和性能势必会受到影响。如果LED超过临界结温,就会出现两个问题:LED灯变暗;如果温度持续过高,LED灯的使用寿命就会缩短,继而过早报废。汽车上的LED灯的平均寿命有好几千个小时,过早报废将给制造商带来额外的保修成本。 newmaker.com 
图1:对LED设计过程中各个环节进行热分析是好的热管理的必要步骤

注意的是,解决了元件的热管理问题并不意味着也解决了子系统的热管理问题。而解决了子系统的热管理问题,也不代表系统的热管理问题就解决了。只有把所有这些问题(见图1)都解决了,才可以说这是一个好的设计。 

电流和电压)以及结和某些参考点(如焊接点)之间的单个热阻。并没有热量如何通过封装内各层并散发出去的信息。也没有能够用于界定各层热阻和热容的热路径/障碍描述。这样一来会出现什么问题呢?通常热管理专家会估测封装的内部结构,并创建一个热模型来描述各层和各结构的热阻和热容情况。这种模型只要出现几个百分点的偏差,就会导致分析不精确。而且并没有验证或判断此类热模型好坏的方法。 

硬件测试/测量和热分析之间建立一座桥梁。现有的硬件能够测量一个元件的散热特征参数。有了尖端的软件,这些测量值就能够被转化为简化的热阻和热容网络,我们在热分析软件即可读取该简化网络模型。 

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图2-硬件测试和测量可用于创建或验证 LED 简化热模式

电子行业内有很多人都在使用这种技术。 

建模型。电子设备的可靠性设计余量很小,设计责任通常落在OEM厂商身上,质保和回收问题会直接影响他们的盈亏。他们需要百分百确认他们的产品设计没有问题。 

硬件技术。LED供应商将在最常见的两个方面用到它。 

故障诊断。在这种情况下,供应商可以利用热测量技术对故障部分的“内部”进行检查,而无需将这部分分开。图3便给出了相应的例子。用过几小时后功能便下降的 LED就会这样被找出来。在热阻-热容图表中,蓝色线条表示刚生产出来的LED,其它线条分别表示用过500小时、2000小时和3000小时的LED。通过水平方向可见,代表用过的LED的线条上有一个高热阻层。这说明该位置出现材料分离的情况。空气的导热系数比原有材料要小很多。这一类型的故障诊断测试能用于LED和IC封装。

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图3 –热阻-热容曲线图中水平方向上的红线、绿线和黑线代表高热阻层和可能的分离

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图4 – 完整的热测量与光学测量/标定如今已被实际应用于 LED 产品设计、生产质量以及无损故障分析

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图5 – 汽车供应链各个层级都需要热分析和物理测试/标定

测量工具对供应链的作用仍不容小觑。不然,在开发可靠性余量很小的产品时,我们将会付出高昂的代价。

关键字:设计  汽车

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/1220/article_6512.html
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