CN104763990A - 一种大功率led车灯散热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大功率LED车灯散热装置及方法，正对着汽车进气栅处设有一级过滤器和进气过滤管，一级过滤器设在进气过滤管的最前端，在一级过滤器的后方且位于进气过滤管内部设有二级过滤器；进气过滤管的外壁四周紧贴有制冷片，进气过滤管的最后端通过第一导气管伸入灯罩内并连接左前照灯的密封罩进气口；左前照灯的密封罩出气口和右前照灯的密封罩进气口之间连接第二导气管；右前照灯的密封罩出气口连接排气管一端，排气管另一端分成两支排气管路，第一支排气管路上装有单向阀且通向排气栅；借助汽车行进过程中产生的较大风速，把灯外空气通过过滤后引入到车灯内，对大功率LED进行密封、降温，保证整个散热效果，达到智能、节能的目的。

Description

一种大功率LED车灯散热装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆用的照明灯具，具体涉及车用大功率LED前照灯的散热装置。

背景技术

LED具有体积小、能耗低、寿命长、耐振动、启动时间快、环保等优点受到了广泛的应用。随着半导体材料及封装工艺的进步，大功率高亮度白光LED的光通量得到进一步的提高，因此大功率高亮度白光LED照明灯（简称：大功率LED车灯）也被用作汽车的前照灯。

与普通汽车照明灯低于10%的光能转化效率相比，大功率LED车灯的光能转化效率在30%左右，即便这样也有70%的能量转化成了热量。由于LED芯片尺寸很小，如果不能及时把热量散出去，则会使LED芯片温度急剧升高，引起热应力分布不均和芯片发光效率降低，当温度超过一定值时，LED芯片的失效率将呈指数规律攀升，温度每上升2℃，可靠性下降10%，当LED的pn结的温度超过110℃时，LED的发光波长将发生红移。

大功率LED用在汽车前照灯上时，车灯内空间有限，且对密闭性、稳定性、抗震性要求高，不利于LED灯等散热，严重影响了大功率LED在汽车前照灯上普及，所以设计稳定、高效的LED车灯散热装置成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、稳定可靠、安装方便的大功率LED车灯散热装置，本发明同时提供该散热装置的节能、智能和高效散热的散热方法。

为实现上述目的，本发明一种大功率LED车灯散热装置采用的技术方案是：正对着汽车进气栅处设有一级过滤器和进气过滤管，一级过滤器设在进气过滤管的最前端，在一级过滤器的后方且位于进气过滤管内部设有二级过滤器；进气过滤管的外壁四周紧贴有制冷片，进气过滤管的最后端通过第一导气管伸入灯罩内并连接左前照灯的密封罩进气口，在第一导气管上装有电磁阀；左前照灯的密封罩出气口和右前照灯的密封罩进气口之间连接第二导气管；在左前照灯的密封罩和右前照灯的密封罩内各装有一个温度传感器；右前照灯的密封罩出气口连接排气管一端，排气管另一端分成两支排气管路，第一支排气管路上装有单向阀且通向汽车的排气栅，第二支排气管路连接抽气泵；所述温度传感器、电磁阀、抽气泵、制冷片分别连接汽车的控制单元ECU。

本发明一种大功率LED车灯散热方法采用的技术方案是有以下步骤：

1）车灯开启后，温度传感器检测大功率LED周围的温度并将温度值送入控制单元ECU；当温度值大于或等于50℃且小于80℃时，控制单元ECU开启电磁阀，车灯外的空气经一级过滤器、进气过滤管、二级过滤器、第一导气管进入左前照灯的密封罩内，再经第二导气管进入右前照灯的密封罩内；此时当车速大于或等于30km/h时，抽气泵处于关闭状态，当车速小于30km/h时，开启抽气泵抽气；

2）当温度值大于或等于80℃时，控制单元ECU控制制冷片开始工作，直至温度值小于55℃时制冷片停止工作。

 本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是：

1、本发明借助汽车在行进过程中产生的较大风速，在这种风的作用下把灯外空气通过过滤后引入到车灯内，对大功率LED进行密封、降温，然后排出车灯外。

2、本发明为了解决汽车在行进速度较慢或完全停止时的LED车灯散热问题，引入了抽气泵和半导体制冷片，以保证整个散热的效果。

3、本发明为了达到节能的目的，引入了温度传感器，可对密封的LED的温度进行实时监测，当LED温度高于预设值时可启动抽气泵或制冷片加大散热量，温度低于预设值时，关闭半导体制冷片和抽气泵，利用汽车行进产生的风速降温，达到智能、节能的目的。

3、本发明安装方便，对现有车灯结构改动较小，由于散热的主题结构都设在车灯外面，进入车灯的只有导气管和密封罩，能更好地适应车灯内的有限空间，适用于市面上已成型车灯的改进。

附图说明

图1是本发明一种大功率LED车灯散热装置的结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视结构放大图；

图3是本发明的工作流程图。

图中：1.基座；2.灯罩；7.出气口；10.出气口；101.一级过滤器；102.进气过滤管；103.二级过滤器；104.半导体制冷片；105.进气管；106.电磁阀；201.密封罩；202.大功率LED；203.温度传感器；204.导气管；205.密封罩；206.大功率LED；207.温度传感器；300.排气装置；301.排气管；302.单向阀；303.抽气泵。

具体实施方式

参见图1，车用大功率LED前照灯包括基座1和灯罩2，基座1固定在车身上，灯罩2连接在基座1的前方，与基座1形成密封的容腔，在容腔内安装大功率LED，大功率LED灯由多个大功率LED灯珠组成。

本发明大功率LED车灯散热装置包括前端的进气过滤装置、中间的导气密封装置和末端的排气装置。

进气过滤装置位于基座1和灯罩2外部，包括一级过滤器101、进气过滤管102、二级过滤器103、制冷片104、进气管105和电磁阀106，实现外部气体的过滤和送入车灯。进气过滤管102起到主体和骨架的作用，一级过滤器101安装在进气过滤管102的最前端即进口处，一级过滤器101和进气过滤管102正对着汽车发动机的进气栅的位置，一级过滤器101实现空气的粗过滤；二级过滤器103安装在一级过滤器101的后方，并且位于进气过滤管的102内部，实现空气的精过滤。这样通过二次过滤送入的气体可以达到清洁度的要求。如图2所示，在二级过滤器103的后方，在进气过滤管102的外壁四周紧贴制冷片104，可以实现必要时刻的制冷工作，加大散热量。进气过滤管102的最后端是出口处，出口处连接导气管105，导气管105伸入灯罩2内部，并且连接和连通导气密封装置中的左前照灯的密封罩201，连接于密封罩201的进气口处，把空气送入密封的大功率LED灯处。在导气管105上安装电磁阀106，电磁阀106控制着整个气路的通断，车灯开启，温度达到预设值时电磁阀106打开，气路畅通，开始散热；车灯关闭，电磁阀106也关闭，整个散热系统关闭，对散热系统也起到一定的保护作用。整个进气过滤装置正对着汽车发动机的进气栅的位置，可以充分利用汽车行进过程中产生的风速实现LED的降温，进气过滤装置还具有对空气过滤和必要时候冷却的功能。

导气密封装置包括密封罩201、密封罩205、温度传感器203、温度传感器207和导气管204。密封罩201和密封罩205分别对左、右两个大功率LED进行密封，如在左前照灯的大功率LED 202外部用密封罩201密封，在右前照灯的大功率LED 206外部用密封罩205密封，以实现LED周围环境跟整个车灯环境的隔离，以集中对其散热，使散热更加集中高效，同时防止送入的灯外空气对灯内其他部件的影响。在密封罩201内安装温度传感器203，在密封罩205内安装温度传感器207，温度传感器203最好安装在密封罩201的出气口7附近，温度传感器207最好安装在密封罩205的出气口10附近，这样测到的温度更准确。左前照灯的密封罩201的出气口7和右前照灯的密封罩205的进气口之间用导气管204连接和连通，实现两个密封罩201、205之间空气的流通。

排气装置包括排气管301、单向阀302和抽气泵303，排气管301的作用是对LED冷却后的空气已经变成了热空气，将热空气排出。排气管301的一端连接于密封罩205的出气口，另一端分成两支排气管路，第一支排气管路通向汽车的排气栅，在其上安装单向阀302，只能排气不能进气；第二支排气管路连接抽气泵303，抽气泵303是为在车辆静止或行进速度很慢时，极少空气流入散热装置的情况下工作的，当抽气泵303工作时会向散热装置内抽出空气。单向阀302是为配合抽气泵303设计的，单向阀302的单向导通保证空气在单向阀302的位置只能流出，不能流入，从而保证抽气泵303工作时，抽出的空气是从进气过滤装置进入的。

紧贴了制冷片104这一段的进气过滤管102的截面设计成长方形，在这一段进气过滤管102的四个外壁面上都紧贴了制冷片104，就有4片制冷片104安装在进气过滤管102的周围。制冷片104选TEC1-12706型号，额定电压12V，额定制冷量50W，外形尺寸40*40*15mm。抽气泵303选用直流12v、气量在10L/min的抽气泵。制冷片104和抽气泵303的选取可根据LED的功率和发热量选取。

如图3所示，本发明通过对控制散热方式可以达到较高的节能、智能和散热效果。将温度传感器203、207、电磁阀106、抽气泵303、制冷片104分别连接汽车的控制单元ECU，整个散热装置的控制由汽车的控制单元ECU实现。

在控制单元ECU内预先设置三个温度值T分别是50℃、55℃、80℃和一个速度值30km/h。车灯开启后，两个温度传感器203、207开始分别检测左右两个大功率LED周围的温度并将所检测的温度值送入控制单元ECU，当温度值T大于或等于50℃且小于80℃时，控制单元ECU控制电磁阀106开启，此时车灯外的空气经进气过滤装置进入散热装置，车灯外的空气依次地经一级过滤器101、进气过滤管102、二级过滤器103、第一导气管105进入左前照灯的密封罩201内，再经第二导气管204进入右前照灯的密封罩205内，最后经排气管301和单向阀302排出，对大功率LED实现风冷散热。由于进气过滤装置正对汽车的进气栅，所以，当车速V大于或等于30km/h时，因有充足的空气进入，此时抽气泵303处于关闭状态，只有当车速V小于30km/h时，才开启抽气泵303，抽气泵303抽气工作，以增加通气量，保证对大功率LED的冷却。此时散热模式主要是风冷散热，只要灯外温度不是太高，已经能达到较好的散热效果。

当车灯外的温度较高，且汽车行驶速度较慢，风冷散热达不到散热要求时就要借助制冷片104散热。当温度传感器203、207分别测得两个大功率LED周围温度值T大于或等于80℃时，此时LED内pn结的温度达到105℃左右。如果pn结温度超过110℃，不但发光波长发生红移，而且LED的寿命也会急剧下降。此时控制单元ECU控制制冷片104开始工作，流入散热系统的空气经制冷片104的冷却温度降低，散热效果大大提高，LED的温度也会被降下来，直到温度值降到小于55℃时，控制单元ECU控制制冷片104停止工作。

Claims (5)

1.一种大功率LED车灯散热装置，其特征是：正对着汽车进气栅处设有一级过滤器（101）和进气过滤管（102），一级过滤器（101）设在进气过滤管（102）的最前端，在一级过滤器（101）的后方且位于进气过滤管（102）内部设有二级过滤器（103）；进气过滤管（102）的外壁四周紧贴有制冷片（104），进气过滤管（102）的最后端通过第一导气管（105）伸入灯罩内并连接左前照灯的密封罩（201）进气口，在第一导气管（105）上装有电磁阀（106）；左前照灯的密封罩（201）出气口和右前照灯的密封罩（205）进气口之间连接第二导气管（204）；在左前照灯的密封罩（201）和右前照灯的密封罩（205）内各装有一个温度传感器（203、207）；右前照灯的密封罩（205）出气口连接排气管（301）一端，排气管（301）另一端分成两支排气管路，第一支排气管路上装有单向阀（302）且通向汽车的排气栅，第二支排气管路连接抽气泵（303）；所述温度传感器（203、207）、电磁阀（106）、抽气泵（303）、制冷片（104）分别连接汽车的控制单元ECU。

2.根据权利要求1所述一种大功率LED车灯散热装置，其特征是：温度传感器（203、207）设在对应的密封罩（201、205）的出气口（7、10）附近。

3.根据权利要求1所述一种大功率LED车灯散热装置，其特征是：紧贴有制冷片（104）这一段进气过滤管（102）的截面是长方形，在进气过滤管（102）的四个外壁面上都紧贴有制冷片（104）。

4.根据权利要求3所述一种大功率LED车灯散热装置，其特征是：制冷片（104）的额定电压是12V，额定制冷量是50W，外形尺寸是40*40*15mm。

5.一种如权利要求1所述大功率LED车灯散热装置的散热方法，其特征是有以下步骤：

1）车灯开启后，温度传感器（203、207）检测大功率LED周围的温度并将温度值送入控制单元ECU；当温度值大于或等于50℃且小于80℃时，控制单元ECU开启电磁阀（106），车灯外的空气经一级过滤器（101）、进气过滤管（102）、二级过滤器（103）、第一导气管（105）进入左前照灯的密封罩（201）内，再经第二导气管（204）进入右前照灯的密封罩（205）内；此时当车速大于或等于30km/h时，抽气泵（303）处于关闭状态，当车速小于30km/h时，开启抽气泵（303）抽气；

2）当温度值大于或等于80℃时，控制单元ECU控制制冷片（104）开始工作，直至温度值小于55℃时制冷片（104）停止工作。