OFweek维科网|汽车照明的热管理方法是什么
对振动不敏感、使用寿命长、高能效以及对光源进行完全控制的可能性是LED应用于汽车领域的关键因素 。 与白炽灯泡相比 ， LED对机械振动不敏感 ， 并且由于智能汽车照明系统需要符合车辆要求与环境条件 ， 因而LED易于控制的特性使其成为这一照明系统的自然选择 。 然而 ， 驱动LED以获得高效的光输出 ， 则需要独立于电源电压的电流控制 。
LED系统设计可以从多个角度进行探讨 。 在PCB层 ， 一种方法是首先定义LED结点的最高温度 ， 因为高结点温度降低LED光发射 ， 从而降低器件效率 。 汽车或卡车上使用的印刷电路必须非常可靠且高度耐用 ， 但也必须具有成本效益 。 除了考虑LED光源所带来的影响外 ， 电路板设计还必须考虑驱动器的影响 。 材料应力、静电放电、电场和磁场以及射频干扰都是汽车电子所必须应对的外部因素 。
PCB热管理
节能大功率LED实现的主要障碍是对其产生的热量进行管理 。 随着设计技术的进步 ， 防止器件免受热量积聚影响的需求也日益增加 ， 进而促进了板上芯片（COB）、陶瓷热沉 ， 以及其它针对功率LED的标准热管理的封装方案发展 。 大功率LED的尺寸很小 ， 需要出色的散热性能 ， 以降低芯片的温度 ， 从而提高效率 。
在产品的整个生命周期中管理热阻抗的能力对于LED热管理至关重要 。 在各种高温应用中 ， 封装的选择应将适当散热的能力考虑在内 。 特别是 ， 方形扁平无引脚（QFN）封装为温度敏感性应用提供了低感抗特性 。 另一方面 ， LTCC封装和衬底可以保证降低介电损耗 ， 但最重要的是 ， 可以实现较小器件尺寸、较少的互连 ， 从而可以降低各种无源寄生参数 。
LED设计
虽然热管理不容忽视 ， 但每个LED设计还必须满足应用的性能要求和上市时间限制 。 最传统的热衬底——金属芯PCB（MCPCB）、氧化铝（Al2O3）和氮化铝（AlN） ， 可以满足所有要求以及市场需求 。 纳米陶瓷是一种低成本的解决方案 ， 可以满足30w／mk到170w／mk之间的市场需求 。
LED封装必须在阳极和阴极电极上设计有热垫 。 与其他应用于各领域的电子器件一样 ， 随着结点温每升高10°C ， LED封装的故障率就会加倍 。 FR4（阻燃）材料和复合环氧材料（CEMS）是完美的热绝缘体 ， 具有出色的导热性能 ， 可实现良好的散热 。
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板上芯片（COB）LED（图1）在市场上迅速普及 。 COBLED必须消耗10W／cm2的热功率 ， 将材料的选择限制在AlN、Al2O3和MCPCB上 。 MCPCB采用金属基材作为散热片 。 金属芯通常由铝合金组成 。 热CLAD（TCLAD）是一种金属基电介质 ， 表面覆有一层铜 。 更高的可靠性 ， 易处理性以及出色的性价比 ， 使得带有TCLAD的MCPCB成为传统FR4衬底的卓越替代品 。
照明驱动器
除了热管理 ， LED还需要驱动器IC以获得最佳照明性能 。 LED通常需要恒定的电流来产生一致的光输出 。 输出电压将取决于许多参数 ， 如LED制造工艺和LED串联数量 。 工程师必须准确地预测最大输出电压 ， 以选择最佳调节器拓扑和相应的IC用于其LED照明应用 。
汽车环境对集成调节器来说是一个挑战 。 环境的温度变化范围很大 ， 也会产生很大的瞬态和输入干扰 。 此外 ， 电源必须能够承受负载和卸载瞬态 ， 尽管这种与电池相关的现象通常由单独的电路（抑制器、端子和过压保护）来管理 。 所有用于汽车行业的LED显示器的开关调节器和驱动器必须符合AEC－Q100标准 。
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德州仪器公司LMR23610ADDA是其SimpleSwitcher系列的一部分 ， 是一个采用8引脚PowerPAD封装的降压同步转换器 ， 它使用峰值电流控制来获得简单的控制电路补偿 。 36V ， 1－A同步降压调节器的输入电压范围为4．5V到36V ， 适用范围很广 。 在75μA的静态电流下 ， LMR23610ADDA可用于电池供电系统；超低（2μA）关断电流可进一步延长电池寿命 。 精确的使能输入简化了控制器控制 。 保护功能可防止短路损坏和因过度功耗而导致的热关断（图2） 。
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