摘要：開始著手設計頭燈之前，應先考慮法規上的相關規定，包括光型亮度，環境測試，亮度衰減等需求。例如法規GB4785-2007中明確指出，對于所有不是使用燈絲燈泡的裝置，點亮1min和30min時其發光強度測量應符合附表中最大值和最小值的要求。究其根因是LED本身特性決定的，LED結溫越高，光輸出則越小。散熱設計是LED光源區別于傳統光源的課題之一。

傳統頭燈的設計中，燈泡自身光子的釋放是通過加熱鎢燈絲來實現的，并不因為自身散發的熱量或者從引擎室散發的熱量過高就會對亮度輸出造成影響，散熱的重點落到了整個頭燈腔體均溫設計上，而不是燈泡散熱設計上，但是在頭燈材料選擇時需要考慮能否承受燈泡產生的高溫（頭燈腔體大約要經受100°C的高溫，而霧燈腔體的高溫可達到300°C）。因此這里所選擇的材料通常是耐熱材。

對LED來說，盡管LED總體功率低，輻射熱量遠小于燈絲燈泡光源，而且隨著LED技術的發展目前已經可以將50%左右的功率轉換為光線，但是剩余50%的功率還是會轉化為熱量。鑒于LED芯片體積小（毫米量級），若該部分熱量聚集在LED內，則LED芯片熱密度將非常大，同時其光子釋放源于PN接口能階跳動并和溫度呈負相關，且溫度越高光源輸出越微弱。這也恰恰是大功率LED散熱過程中必須要處理好的重點問題。

當前行業內應用的LED種類繁多，光學及熱學特性也千差萬別；即使在同一品牌，型號相似的LED中，光學與熱學特性的區別也十分明顯。對不同型號LED而言，鑒于各自芯片技術及光學特性的不同，光衰特性的差別是顯而易見的，因此在選擇LED時需著重關注自身特性的差別。

另外，PCB差異對LED散熱設計也有影響。目前常用PCB通常有4種，按材質區分為3類：鋁基板線路板MCPCB、FR4板、柔性線路板FPC。線路板設計要綜合考慮成本、結構可行性和散熱特性，因此需要在結構設計初期提供有一定參考意義的散熱要素。其中包括：線路板材料、線路板面積、散熱器材料、散熱器面積。

對LED進行熱量分析的工作主體就是LED,就是要確保LED具有穩定光輸出和符合配光特性，同時要符合PN結結點溫度約束才能達到壽命；這中間就牽涉到與其工作有關的PCB以及PCB上元器件發熱。LED燈具設計的早期階段涉及到很多部門工作，如配光設計，電子電路設計，熱量分析和結構設計等，這幾個部門之間的工作都是需要前期互相配合完成的。

在PCB數據、結構數據都確定后，會對LED燈體進行電腦輔助評估——CAE分析工作。首先是對結構數據、PCB及其元器件的簡化前處理，然后將數據導入分析軟件，進行網格劃分，建立數據模型。在對LED的數據轉化過程中，LED內部的電路設計、散熱設計以及封裝的差異都不會體現，會根據LED實際的外形，將其簡化成1個方柱或者圓柱實體，尺寸符合LED的外形大小。

數據模型完成后，需要在分析軟件中完成對所有元件賦材料屬性、設定邊界條件，然后求解穩定狀態下的結果；也可進行1min和30min的瞬態結果模擬，通過1min和30min的溫度結果，結合LED的光輸出—溫度特性曲線，了解該光衰下配光能否滿足要求。在分析軟件中，有對應的PCB和LED等元件的材料屬性可供選擇，并且有參數可以編輯。對PCB可以編輯電介質層和導電層的材料屬性；對LED可以編輯熱阻大小，LED內部熱設計特性的優劣就體現在該參數上。設定邊界條件涉及到元器件的功率大小、環境溫度以及邊界對流換熱系數等參數。在分析軟件中的所有設置，需要盡可能地與實際相同，盡可能地降低模擬與實際情況的差異。

在現實中,LED所產生的熱量是如何散送到外界環境中去，這和其封裝結構材料有著密切的關系，這就涉及到所用散熱材料及有關外型問題。就目前封裝技術而言，最多可以使LED在185°C下運行，但是通常由于封裝膠材等原因可以使運行溫度達到125°C左右，除光源輸出效率外，還需考慮封裝膠材質量問題（樹脂類材料存在高溫老化）。

引擎室的溫度在燈具附近最高可到85℃，觀察相關熱阻，R_Junction-Slug、R_Slug-Board都決定于封裝體，對設計者而言只能針對R_Board-Ambient努力，其中包括如何將封裝體固定于散熱基板上、散熱結構外型設計、主被動散熱考慮與外部環境等條件。因此在此處應該進行相關模擬設計，取得燈具在引擎室內的流場與溫度條件后再考慮所需的散熱模式，若選用被散動熱得需要較大的散熱空間，對引擎而言是不小的負擔，若選用主動式散熱，雖然所需散熱環境較小，但因為增加了風扇等可動件，反而需考慮此可動件可否通過車燈上的相關法規，包括震動、粉塵、腐蝕與濕氣等嚴苛環境。

LED技術仍在快速發展，持續更新，光學與熱學性能設計會越來越完善，為它在汽車車燈中的運用提供了較好的支持。作為LED應用者有必要對其應用數據庫進行實時更新，并不斷累積經驗以便對前期設計起到良好借鑒作用；在軟件模擬中參數設置方面，同樣要不斷地累積，后續，盡量縮小與現實之間的差距，從而為LED汽車燈具提供更優質的熱量設計方案。