[发明专利]LED车头灯模块的散热系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种车头灯散热系统，特别是关于一种能降低车头灯于使用时的环境温度，形成一与引擎室热源分离的环境，供车头灯与其散热模块所使用，以提高车头灯使用寿命的LED车头灯模块的散热系统。

背景技术

自1968年Light Emitting Diode(LED)正式问世后，由于具有省电、轻巧、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性佳等众多优点，从70年代开始产品化之后便快速往高亮度、多色化以及高发光效率等方向发展，在80年代陆续出现GaAsP高亮度红光LED与GaP绿光LED，而90年代则有四元AlGaInP高亮度红光、橘色LED与InGaN蓝光、绿光以及近年来紫外光LED也都被陆续发表。由于LED单位亮度不断地提高，使LED的应用领域也越来越宽广，电子设备上所看到的小型指示灯，如户外大型看板等；在1990年代的后半期间，LED开始在交通信号灯上逐渐取代白炽灯的使用，以其对应的传统白炽灯比较，LED将可节省超过80％以上的电能。自蓝光LED研发成功，进而带动了白光LED照明的迅速发展，同时伴随着LED制作技术日益精进，亮度不断地提高，使白光LED极可能应用成为未来汽车照明光源，尤其LED具备轻薄短小的优势，可使车辆照明的配光设计更为简单、方便，增加车辆照明器具的寿命，节省车辆的照明用电等。

虽然LED应用在汽车头灯具备相当大的潜力，但仍有相当多的技术瓶颈必须加以克服，尤其LED的温度因素，更是LED应用在汽车照明上首要克服的关键技术。对LED而言，其发光强度大致上和驱动电流成正比，但温度的改变，同时也改变LED的发光特性及元件寿命。LED的特性易受环境温度影响，环境温度升高将导致LED的光输出降低，所以环境温度决定LED的光输出及寿命的最主要因素，也形成了LED应用在汽车头灯的主要障碍。这是因为现今汽车头灯大都使用轻量化的材料设计，并且薄型化的趋势使得汽车头灯内部的空间愈趋狭小，这使得LED本身所发出的热能无法引导到外界环境中，而头灯又需装置于汽车引擎室，本身的热源加上来自引擎室的高热将使得LED头灯的效能降低，并缩短LED光源寿命，亦即汽车头灯的整体寿命。

传统观念设计的散热模块，通过妥善处理会产生高热量的电子元件即可，但随着许多电子产品多功能化，使电子产品的发热量逐渐增高。目前世界各国发展的车用电子产品中，尤以LED车头灯的散热设计最为困难。因其使用环境大多处于高温的引擎室内，温度常高于80℃以上，在散热水箱周围甚至可超过100℃以上。在我们的研究中，发现引擎室的温度分布相当不均匀，在靠近车头灯附近的温度大约在30～40℃，特别是车身侧的前挡板与前保险杆，如图1所示。汽车在移动时，气流会影响散热性能。当汽车在移动状态，在车头灯附近的温度分布是均匀的。可惜地，在汽车于怠速状态时将快速地增加车灯周遭的温度，以及造成它周遭环境的不均匀温度分布变化。当驾驶者停车等待红绿灯时，在二分钟内，车头灯附近的温度上升到70℃，温度变化如图2所示。当汽车行进时，因气流关系使温度快速地降低，使引擎室周遭的温度产生变化，因此，车灯周围环境温度的快速变化，使得LED车灯于使用上有着不同一般车灯的使用限制。

本发明LED车头灯的散热模块区域附近使用非均匀温度分布，并配置LED车头灯的散热模块于低温区附近。此构想不同于传统的车头灯设计概念。因此，有效的散热模块设计有其发展的必要性，解决LED车头灯模块于使用环境中的高温问题，避免引擎室温度过高所产生的影响，以达到有效散热及提升LED灯源模块寿命的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种LED车头灯模块的散热系统，其于远离引擎室发热元件处设置一独立散热系统，利用阻隔引擎室发热元件热源的热传递现象，以降低LED车头灯模块于使用时的环境温度及提高LED的寿命。

本发明的技术解决方案是：一种LED车头灯模块的散热系统，其包括：

一LED模块，装设于车体的车头灯内；

至少一散热模块，具有数个鳍片，该散热模块装设于车体内有气体通过的流道内；及

至少一传热元件，分别连接该LED模块与该散热模块，使该LED模块的热量传递至该散热模块。