導(dǎo)熱塑料在汽車燈具LED散熱器上的應(yīng)用探究

吳曉蘭，顏許

(常州星宇車燈股份有限公司，江蘇常州 213022)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，導(dǎo)熱塑料材料被廣泛應(yīng)用于換熱工程、采暖工程等領(lǐng)域。電子電器工業(yè)也是應(yīng)用導(dǎo)熱塑料較多的一個(gè)領(lǐng)域，主要用來(lái)制造要求較高的導(dǎo)熱電路板，也用作輸送、封閉、裝飾等，在某些制品固化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性上也有應(yīng)用。

現(xiàn)在，人們對(duì)導(dǎo)熱材料提出了新的要求，希望導(dǎo)熱材料具有更優(yōu)良的綜合性能。在車燈行業(yè)，導(dǎo)熱材料應(yīng)用還較少，目前LED的導(dǎo)熱塑料在歐美的車燈廠已經(jīng)普及。例如，德國(guó)ZIZALA車燈廠在MASADI前燈遠(yuǎn)近光LED散熱器上采用PA66來(lái)提高散熱效率，土耳其MARSOTO在霧燈LED散熱器上也使用PA66 TT6600-5001材料來(lái)提高散熱效率。

1 試驗(yàn)部分

以一款國(guó)內(nèi)自主品牌的前霧燈作為試驗(yàn)對(duì)象，這款車型生命周期為5年，規(guī)劃產(chǎn)量35萬(wàn)輛，屬于中檔車，預(yù)計(jì)售價(jià)為(12～16)萬(wàn)元。其前霧燈整體造型如圖1所示。

這款前霧燈的零件包括燈罩、反射鏡、殼體、散熱器、線路板1、線路板2、旋轉(zhuǎn)軸固定座、線束、驅(qū)動(dòng)模塊、調(diào)節(jié)螺母、密封墊、調(diào)光螺桿、透氣蓋、螺釘?shù)?。散熱器原使用鋁合金材料，散熱面積約269 cm2。其三維結(jié)構(gòu)及安裝狀態(tài)如圖2所示。

通過(guò)了解汽車燈具已有的應(yīng)用材料，PolyOne導(dǎo)熱材料在實(shí)際應(yīng)用中案例最多。故通過(guò)一系列的材料性能對(duì)比后，最終選擇PolyOne供應(yīng)商提供的PA66 TT6600-5001材料作為驗(yàn)證材料。材料的物性參數(shù)如表1所示。

表1 PA66 TT6600-5001性能數(shù)據(jù)

由于沒(méi)有散熱器的塑料加工的模具，故考慮將材料加工成大體積的樣塊，然后通過(guò)機(jī)加工成圖2的形狀。樣塊在工裝車間用機(jī)床銑出來(lái)，固定在工裝上先加工一面，然后反轉(zhuǎn)，再加工另一面，加工精度有待提高，但總體效果比較理想。加工后的導(dǎo)熱塑料材料散熱器如圖3所示。

同時(shí)LED線路板分別布置4個(gè)熱電偶，具體位置如圖4所示。散熱器與線路板之間采用導(dǎo)熱脂粘接。

2 點(diǎn)亮測(cè)試對(duì)比結(jié)果

分別對(duì)安裝鋁材料散熱器、導(dǎo)熱塑料材料散熱器的前霧燈總成做常溫和高溫點(diǎn)亮(70 ℃，1 h)，為了更好地對(duì)比，通過(guò)驅(qū)動(dòng)線路板將LED的點(diǎn)亮功率分別調(diào)為0.5、1.5、2 W，分別點(diǎn)亮1 h后，用溫度測(cè)量?jī)x記錄熱電偶的溫度數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 點(diǎn)亮1 h后的溫度對(duì)比結(jié)果

從表2可以看出：不同功率LED在常溫、高溫下點(diǎn)亮，導(dǎo)熱塑料材料溫度比鋁合金材料要高1～9 ℃，也就是說(shuō)導(dǎo)熱塑料的散熱效果比鋁材料稍差一些；但是對(duì)于低功率LED，測(cè)試結(jié)果還是比較近似的，尤其功率在0.5 W以下。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)安裝導(dǎo)熱塑料PA66 TT6600-5001和鋁合金散熱器的前霧燈總成做常溫、高溫點(diǎn)亮測(cè)試過(guò)程中溫度的對(duì)比，數(shù)據(jù)顯示導(dǎo)熱塑料的散熱效果比鋁材料稍差一些，但對(duì)于低功率的LED，導(dǎo)熱塑料的散熱效果接近于金屬鋁，而對(duì)于大功率的LED，導(dǎo)熱塑料的散熱效果要低于金屬鋁，導(dǎo)熱塑料在汽車燈具上LED散熱器上的應(yīng)用還將面臨挑戰(zhàn)。但由于塑料在設(shè)計(jì)、加工上的靈活性，以及汽車輕量化的需要，導(dǎo)熱塑料材料在汽車燈具上的應(yīng)用將是未來(lái)比較熱門(mén)并值得深入探討的一個(gè)話題。