最佳熱管理方法助力優(yōu)化汽車(chē)LED照明系統

　　Mentor Graphics的FloEFD熱仿真工具采用了一個(gè)獨一無(wú)二的LED簡(jiǎn)化模型，具有后處理功能，不僅能讓你看到LED變得有多熱，還能讓你根據使用的電流判斷出LED產(chǎn)生的實(shí)際熱量。根據這些信息，你可以看出LED的亮度如何。如果沒(méi)有這種功能，工程師會(huì )定義一個(gè)LED熱阻模型，并運用到一個(gè)發(fā)熱率，但不會(huì )準確知道具體數字有多大，這是因為電壓和光功率存在一個(gè)區間范圍，具體值取決于具體電流產(chǎn)生的LED溫度（見(jiàn)圖1）。

　　圖 6顯示，通過(guò)這個(gè)LED簡(jiǎn)化模式，你可以定義電流，然后運用T3Ster數據或手動(dòng)輸入計算得出的數據（通常來(lái)說(shuō)沒(méi)有T3Ster數據那樣準確），你可以從T3Ster或數據表中獲得LED熱特性帶來(lái)的溫度值，你還可以獲得LED在這個(gè)接面溫度和電流下的光通量或“熱流明”和發(fā)熱率。LED的溫度會(huì )依據不同的電流而有所變化。這些不同的電流和溫度變化又造成了光通量的不同。

　　圖6：通過(guò)FloEFD LED精簡(jiǎn)模型，你可以獲得LED在某個(gè)特定接面溫度和電流的光通量或“熱流明”。

　　早期模擬加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

　　LED 的熱設計和照明系統都需要做出革命性的改變。LED使設計師能夠更具創(chuàng )造性，通過(guò)個(gè)人風(fēng)格和令人印象深刻的設計讓品牌或車(chē)型脫穎而出。但隨著(zhù)對性能的影響越來(lái)越大，加上幾乎所有的LED都有反射器和散熱器，因此幾何學(xué)就變得更加復雜。熱管理策略不斷增加的復雜性和變化意味著(zhù)照明系統熱設計方面的一些老舊做法已經(jīng)不再湊效，仿真在設計過(guò)程中變得越發(fā)重要。

　　隨著(zhù)設計與性能之間的依存性越來(lái)越高，設計人員需要快速做出各種設計調整，而負責熱管理分析的計算流體力學(xué)專(zhuān)家則因為快速的設計周期和協(xié)調復雜的幾何結構而感到壓力過(guò)大。因此真正自動(dòng)化的網(wǎng)格生成（無(wú)需人工干涉便能生成高質(zhì)量的網(wǎng)格）顯得越發(fā)重要。這是與設計同步的計算流體力學(xué)解決方案的先決條件，使得設計人員能夠在設計過(guò)程中進(jìn)行早期仿真，而且無(wú)需深入的數字和計算流體力學(xué)知識，從而加快了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

　　與設計同步的計算流體力學(xué)確保對汽車(chē)LED系統進(jìn)行成功的熱管理

　　FloEFD支持的同步計算流體力學(xué)方法讓你能夠對每個(gè)設計步驟進(jìn)行準確的熱仿真，從而縮短設計周期。與依靠從MCAD系統輸出CAD模型然后輸入計算流體力學(xué)系統的典型計算流體力學(xué)不同，同步計算流體力學(xué)完全嵌入在MCAD環(huán)境中，因此無(wú)需通過(guò)STEP或IGES等中性的文件格式轉換模型。這些轉換通常會(huì )丟失原始CAD模型中的參數定義。參數定義的幾何結構有助于包括設計變量分析在內的模擬。

　　憑借自動(dòng)網(wǎng)格生成和其它技術(shù)，你只需對產(chǎn)品及其行為有必要的了解便能使用計算流體力學(xué)技術(shù)。傳統情況下耗時(shí)最長(cháng)的步驟——仿真和網(wǎng)格生成——已最大程度地縮短。這項技術(shù)的應用延伸至汽車(chē)行業(yè)的很多領(lǐng)域以及其它行業(yè)。圖7顯示了原始設備制造商工程師如何成功使用這項技術(shù)仿真來(lái)自他們MCAD系統內部的不同汽車(chē)應用。

　　圖7：奧迪A3車(chē)前燈的FloEFD模擬圖像，展示了為車(chē)前燈系統冷卻和散熱提供新鮮空氣的速度等值面。

　　結論

　　當使用Mentor Graphics的T3Ster和TERALED進(jìn)行全面的LED熱阻瞬態(tài)測試（包括光度和輻射測量）時(shí)，你會(huì )得出高度準確和可重復的真正熱阻測量結果，并且在產(chǎn)品設計期間將這些轉換成用于計算流體力學(xué)仿真的熱阻-熱容模型。