最佳熱管理方法助力優(yōu)化汽車(chē)LED照明系統(tǒng)

　　Mentor Graphics的FloEFD熱仿真工具采用了一個(gè)獨(dú)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(jù)使用的電流判斷出LED產(chǎn)生的實(shí)際熱量。根據(jù)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(yùn)用到一個(gè)發(fā)熱率，但不會(huì)準(zhǔn)確知道具體數(shù)字有多大，這是因?yàn)殡妷汉凸夤β蚀嬖谝粋€(gè)區(qū)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(yùn)用T3Ster數(shù)據(jù)或手動(dòng)輸入計(jì)算得出的數(shù)據(jù)（通常來(lái)說(shuō)沒(méi)有T3Ster數(shù)據(jù)那樣準(zhǔn)確），你可以從T3Ster或數(shù)據(jù)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(jù)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(shè)計(jì)和照明系統(tǒng)都需要做出革命性的改變。LED使設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)讓品牌或車(chē)型脫穎而出。但隨著對(duì)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(fù)雜。熱管理策略不斷增加的復(fù)雜性和變化意味著照明系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)方面的一些老舊做法已經(jīng)不再湊效，仿真在設(shè)計(jì)過(guò)程中變得越發(fā)重要。

　　隨著設(shè)計(jì)與性能之間的依存性越來(lái)越高，設(shè)計(jì)人員需要快速做出各種設(shè)計(jì)調(diào)整，而負(fù)責(zé)熱管理分析的計(jì)算流體力學(xué)專(zhuān)家則因?yàn)榭焖俚脑O(shè)計(jì)周期和協(xié)調(diào)復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)同步的計(jì)算流體力學(xué)解決方案的先決條件，使得設(shè)計(jì)人員能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行早期仿真，而且無(wú)需深入的數(shù)字和計(jì)算流體力學(xué)知識(shí)，從而加快了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

　　與設(shè)計(jì)同步的計(jì)算流體力學(xué)確保對(duì)汽車(chē)LED系統(tǒng)進(jìn)行成功的熱管理

　　FloEFD支持的同步計(jì)算流體力學(xué)方法讓你能夠?qū)γ總€(gè)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行準(zhǔn)確的熱仿真，從而縮短設(shè)計(jì)周期。與依靠從MCAD系統(tǒng)輸出CAD模型然后輸入計(jì)算流體力學(xué)系統(tǒng)的典型計(jì)算流體力學(xué)不同，同步計(jì)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(zhuǎn)換模型。這些轉(zhuǎn)換通常會(huì)丟失原始CAD模型中的參數(shù)定義。參數(shù)定義的幾何結(jié)構(gòu)有助于包括設(shè)計(jì)變量分析在內(nèi)的模擬。

　　憑借自動(dòng)網(wǎng)格生成和其它技術(shù)，你只需對(duì)產(chǎn)品及其行為有必要的了解便能使用計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)。傳統(tǒng)情況下耗時(shí)最長(zhǎng)的步驟——仿真和網(wǎng)格生成——已最大程度地縮短。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)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(shè)備制造商工程師如何成功使用這項(xiàng)技術(shù)仿真來(lái)自他們MCAD系統(tǒng)內(nèi)部的不同汽車(chē)應(yīng)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(tǒng)冷卻和散熱提供新鮮空氣的速度等值面。

　　結(jié)論

　　當(dāng)使用Mentor Graphics的T3Ster和TERALED進(jìn)行全面的LED熱阻瞬態(tài)測(cè)試（包括光度和輻射測(cè)量）時(shí)，你會(huì)得出高度準(zhǔn)確和可重復(fù)的真正熱阻測(cè)量結(jié)果，并且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)期間將這些轉(zhuǎn)換成用于計(jì)算流體力學(xué)仿真的熱阻-熱容模型。