如今電子產(chǎn)品成本占到整車成本的30-40%左右，并且這一數(shù)字還在穩(wěn)步上升。這些電子產(chǎn)品不僅包括功能性元件，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、制動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)控制裝置，也包括了娛樂和導(dǎo)航部件。近來LED技術(shù)的使用出現(xiàn)了爆炸式增長，也正好說明了這一點(diǎn)。例如，在歐洲所有新車必須配備日間行車燈，而LED則因?yàn)楣牡秃托矢叩奶攸c(diǎn)成為了首選照明技術(shù)。
高效的熱管理非常重要，這是因?yàn)長ED會(huì)不斷散發(fā)出熱量，并且LED的燈罩越來越小。隨著亮度和功率的不斷提高，被緊密排列在一起的LED(如汽車頭尾燈)卻無法用風(fēng)扇等來降溫。因此可靠性和性能勢必會(huì)受到影響。當(dāng)LED超過臨界結(jié)溫時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題。首先，LED會(huì)變暗，顏色也會(huì)改變。其次，如果溫度持續(xù)過高，它們的使用壽命就會(huì)縮短，繼而過早報(bào)廢。汽車LED的平均壽命有好幾千個(gè)小時(shí)，這些問題會(huì)為制造商帶來額外的保修成本。
良好的熱設(shè)計(jì)對(duì)高效的熱管理至為關(guān)鍵。LED元件是設(shè)計(jì)過程中的第一個(gè)環(huán)節(jié)(見圖1)。元件設(shè)計(jì)師利用熱分析軟件和測量硬件對(duì)元件的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以確保結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的熱量能輕易地通過LED各層散發(fā)出來。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師會(huì)將LED排成陣列，并加入散熱器和其他冷卻裝置，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再次分析。他們可能會(huì)調(diào)整LED之間的間隔距離或添加額外的冷卻裝置，以確保LED不會(huì)超過臨界溫度。最后一步通常是由機(jī)械設(shè)計(jì)師利用機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(MCAD)系統(tǒng)來完成，設(shè)計(jì)師會(huì)將排列起來的LED燈放進(jìn)燈罩(如汽車前燈)里，同時(shí)利用先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件進(jìn)行熱分析。
圖1:在LED設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行熱分析對(duì)良好的熱管理是必要的
如果解決了元件層面的熱管理問題并不意味著也解決了子系統(tǒng)的這個(gè)問題。而解決了子系統(tǒng)的熱管理問題，也不代表系統(tǒng)的熱管理問題就解決了。只有把所有熱問題都解決了，才能確保這個(gè)設(shè)計(jì)具備良好的熱管理。
