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六、LED灯泡的散热设计----有了现成的灯板,再配套上散热片系统,和适配不同型号的原车灯泡的车灯构件,以及稳压电路,解码电路,温控保护电路,风扇调节电路等,就构成了一只完整的替换型LED灯泡。这和原厂设计的整体型LED大灯还是有区别的,替换型LED灯泡其实是模拟卤素灯泡外形及发光位置以实现原位替换,而原厂LED大灯无须这些模拟,所以可以做到矩阵大灯,实现更好的效果,无论是铺路光照效果还是散热效果,以及整体外形造型。更不用提最新的华为车灯,都能够实现地面投影图形图案了。----随着LED功率的提升,芯片发热问题也越来越严重,不解决好散热问题,将会严重影响LED灯泡的使用寿命和发光效能即出现“光衰”。----为应对LED车灯的发热问题,各种方案各种方法被提出。下面是主流的几种散热方法。1、金属铝体散热技术----即在LED车灯的内部嵌入一块铜导热板,此板将从LED光源吸收的热量进一步传递到LED的铝体及底部散热片上,实现更好的散热。2、石墨散热技术----石墨散热可以说是很重要也是很基本的散热技术了。石墨是一种耐高温的材质且其热传导性很好,覆盖在LED基板上的石墨片很容易将LED光源板产生的部分热量传递出来,达到散热作用。3、铜管散热技术----即将液冷铜管置于LED车灯铝体内部,铜管里面是注入散热液的,利用液体气化吸热,在冷端又冷却成液体的原理实现散热。4.液冷均温板循环散热技术----一体式液冷均温板循环散热技术。即热源-高导热率材料-均温板-散热基板-大面积铝体散热片均匀散热。----同时再配套辅助散热:一种是编织带等被动式固体散热,一种是风扇主动式散热。----风扇散热是在灯光开启时就开始工作了,而散热带必须要温度达到一定程度,依靠空气的自然对流,通过散热片将热量自然散发到空气中,对于散热有一定的局限,相比之下风扇散热效果更好;而风扇散热中磁悬浮风扇更好,转子与定子之间没有接触,运行的速度更高,散热效率更高。

铜管液冷(简称:热管)的结构原理:----铜管液冷一般由紫铜管壳、吸液芯和端盖构成,铜管为中空设计,将管内抽成负压后充以适量的工作液体,使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封,管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),根据应用需要在两段中间可布置绝热段。吸液芯采用毛细微孔材料,利用毛细吸力(由液体表面张力产生)回流液体。

----铜管液冷散热循环过程:1)工作液体在产生热量的热端(吸热段)吸收热能,蒸发为蒸汽;2)蒸汽沿空腔迁移到较低温度的冷端(冷却段);3)蒸汽冷凝为液体释放热能,并被毛细管芯所吸收;4)工作液体沿毛细管芯通过毛细作用回流到热端。----当LED灯珠的温度超过临界温度时,铜管中的液体汽化,蒸汽顺着管壁的空腔结构将热量从LED基板上带走,向后传递到散热片,待蒸汽降温液化后,又顺着管壁的毛细结构流回。----继续循环这个过程,将热端的热量传递到冷端,在冷端通过散热片以及风扇将热量散发出去,以达到冷却热端的目的。铜管的管壳可以是标准的圆形也可以是椭圆、波纹等异形,用于LED大灯中的散热铜管多以圆形为主。铜管内芯的毛细结构主要包括单层及多层网芯、轴向槽道式管芯和烧结粉末管芯等等。----通过铜管液冷的导热原理我们就能看出,管子的内部空间越大,那么它能传递的热量就越多,而且通道越直,不产生弯曲,可以使热量更快地传递。

----相较于石墨散热方式,铜管液冷散热方式散热效率更高,导热也更加均匀。随着LED灯珠的功率越来越高对散热的需求持续提升,越来越多的LED大灯开始使用液冷散热系统,并且从单管迅速提升的双管,目前已经是三管的设计了。----铜管液冷和均温板(Vapor Chamber,简称VC)利用了热传导与致冷介质的快速热传递性质,导热系数较金属和石墨材料有10倍以上提升,作为新兴的散热技术方案,近年来获得广泛应用。----铜管液冷的导热系数范围为10000~100000W/m·K,是纯铜膜的20倍,是多层石墨膜的10倍。----均温板作为铜管液冷技术的升级,进一步实现了导热系数的提升。----均温板也通常被叫做均热板、平面热管,其工作原理与热管类似,包括了传导、蒸发、对流、凝固四个主要步骤。----铜管液冷散热/均温板散热系统的导热路径为:LED产生的热量经过导热界面材料传导到热管,热管将热量快速传导到铜箔均匀散开,铜箔的热量进一步传导到散热片再均匀散开,同时均温板散热系统在平面方向把热量传导到金属支架上均匀散开。----两者的差别在于热传导的方式不同。热管的热传导方式是一维的,是线的热传导方式,而均温板的热传导方式是二维的,是面的热传导方式,所以散热效率更加高。研究表明,均温板散热器的性能比热管提高20%~30%。----简单来说,VC均温板液冷是铜管液冷的升维技术,两者虽然都是气液相变的原理,不同的是热管只有单一方向的“线性”有效导热能力,而VC均温板相当于从“线到面”的升维,可以更好地将热量从光源发热点传到下面铜齿片带走。----但从替换型LED灯泡的体积构造来说,均温板体积大,成本高,不如采用多根热管更加灵活,方便结构配置。常见使用的三根液冷铜管的散热配置。

三根铜管液冷,也能部分模拟均温板了:

七、典型LED灯泡的结构典型三铜管散热LED灯泡的结构

再看看店家的广告用语:三铜管与单铜管、双铜管设计的比较

因为三根铜管的布置,只能是如此设计的灯光通道,只有是功率大的高光通量的LED灯珠才能忽略另一侧被遮挡的一部分。

正确的安装方式,只有垂直的才是正确的,所谓360度旋转调光只是个噱头。

----介绍的解码系统,但实际上解码只是用来模拟卤素灯泡的电阻特性,以使行车电脑正确识别。最重要的还是稳压电路,芯片和风扇都是9V供电,而汽车启动后的电压在14伏上下,降压与稳压就是很重要的一个环节。现在的很多灯板上还集成了一只温控电阻,信号也是传输到这里进行控制,如果温度过高就降低供电电压以减少灯珠的发热量。

在网上也可以看到很多LED灯泡的散件,虽然这里展示的都是比较老式的铜板散热的,但也看得出,这个组装的技术难度真的不高。铝合金壳体及大灯灯板

全套的散件,这还是不带温控芯片的老式灯珠,虽然作为大灯使用已经落伍了,但应用在雾灯之类的发热量较小的位置,也许还可以做到物美价廉。

壳体及散热风扇,只是这个时期的散热风扇还是9V0.1A的含油轴承风扇,性能完全提不上筷子。

一个销售商家介绍的灯芯,但这里有一个错误宣传,就是把一个3570的功率30W错误的安到了其中的一个芯片的头上,这样就错误的得出180W的功率。

正规配件厂家的说明水分就比较少了。

----现在的三铜管大灯灯泡基本上都是一样的设计,也只能如此设计。----尾部是铝合金鳍片,和电脑CPU散热是一样的,带一个散热风扇,加速空气的流通。

----也有这不用风扇而用散热带的,不过从难得一见的产品可见,这个思路被淘汰了。

八、常用散热风扇简介----无论对于铝合金散热器还是热管散热器来说,风扇就是散热的灵魂。而提到风扇,相信大家很快就会与静音、风量以及使用寿命等特性联系在一 起。而能够决定风扇是否静音、风量大小以及使用寿命长短的正是轴承类型,因此不要轻视风扇轴承。了解一下轴承的特性必不可少。----轴承类型是指风冷散热器风扇所使用的轴承类型。在机械工程上,轴承的类形非常多,但在散热器产品上使用的也就那么几种:使用滑动摩擦的含油轴承(套筒轴承)和使用滚动摩擦的滚珠轴承以及两种轴承形式混合这三种。----普通风冷散热器上主要使用含油轴承和滚珠轴承。----含油轴承是使用滑动摩擦的套筒轴承,使用润滑油作为润滑剂和减阻剂。虽然噪音低,制造成本也低,但磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且使用时间一长,由于油封的原因,润滑油会逐渐挥发,而且灰尘也会进入轴承,从而引起风扇转速变慢,噪音增大等问题。要持续加油或换新。----滚珠轴承改变了轴承的摩擦方式,采用滚动摩擦,这一方式更为有效的降低了轴承面之间的摩擦现象,有效提升了风扇轴承的使用寿命,也因此将散热器的使用寿命延长。所带来的缺点就是工艺更为复杂,导致成本提升,同时也带来更高的工作噪音。----近些年厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。----市场上呈现的九种风扇用轴承的简单对比,列出了大家最关注的几个方面,散热风扇选用的何种轴承,大家了解一下,在对比LED灯泡时也有个参考。

最低档的含油轴承风扇示意图,这是转子和扇叶;

这是定子部分,可以看到线圈,叠在一起的矽钢片,底部的是电路板。

以下是几种轴承风扇的结构示意。

----来福轴承(又称为流体动力轴承)是一种基于流体静压原理的轴承,作为传统含油轴承的改进, 来福轴承采用耐磨材料制成高含油中空轴承,减少了滚珠和内外圈之间的直接接触,从而降低了噪音和摩擦。来福轴承还带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯,在风扇运转时含油将形成反向回游,从而避免含油流失,因此提升了轴承寿命。来福轴承与传统的双滚珠轴承相比较,没有滚珠,因此没有接触和滚动的摩擦,所以噪音更低,寿命更长。同时,来福轴承能够承受高温和高转速的环境,使用寿命长,因此被广泛应用于高速电机、风扇等场合。----左为含油轴承,右为来福轴承

----不难看出,伴随不断改进和完善,庞大的含油轴承家族已经能够胜任主流应用需求。当前应用最为广泛的液压风扇,寿命基本上在3万-5万小时之间,完全能够胜任普通应用需求。而静音效果也明显要好过滚珠风扇,因此在选购LED灯泡时无需盲目追求散热使用滚珠风扇。况且滚珠风扇的工艺难度相对较高,价格也更贵。某店家特别广而告之的液压轴承风扇:

来看一款双铜管设计的LED灯泡。

H4灯泡依然是双组LED

再来看一款已经比较过时的LED大灯。COB灯珠,铝板传导散热。

比较少见的四面灯珠发光设计。

再来看一种360度大灯芯设计的LED灯泡。

孰好孰坏,店家做了比较,大家也可以参考。

九、LED灯泡的直插安装看图,应该说是比较简单的。

安装步骤:

十、LED灯泡的灯光调节

网上找到的几组大灯远近光的调整光形:

----一个小小的LED灯泡,细分之下竟然也牵涉到不少专业门类!----大家在选购时,一定看清或者理解几个关键点,不要被商家的广告带偏。这样才能做到心中要数,花钱花在刀刃上。