DLP投影系統(tǒng)

功率增加會導(dǎo)致LED結(jié)溫升高，輸出光通量降低，有效壽命縮短。研究表明，隨著結(jié)溫的升高，LED的壽命將呈指數(shù)下降。為了保持其穩(wěn)健性，必須給前照燈配備更有效的冷卻系統(tǒng)。

                                                                                                       （a） 被動對流                                （b）主動對流  

     對于傳統(tǒng)的LED前照燈產(chǎn)品，無論是直接或間接的光學(xué)設(shè)計(jì)，散熱片、風(fēng)扇等強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)都能在散熱上提供支持，甚至可以支持ADB模塊和矩陣LED模塊。但對于高分辨率的前照燈，由于功率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的LED前照燈，DMD上光輻射更多，導(dǎo)致其溫度升高。這就要求在高溫時(shí)降低LED功率以保護(hù)DMD。用以下模擬來說明這一點(diǎn)：對于采用強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)，鋁散熱器熱阻為1.5℃/W，仿真的DMD溫度為104℃，LED 結(jié)溫為121℃，此時(shí)，面對高溫條件，光通量輸出將下降50%以上，不能保證良好的光學(xué)性能。

（a） 強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)	（b）模擬結(jié)果

熱管冷卻方案

（a） 熱管示意圖	（b）模擬結(jié)果

（a）熱源和散熱器之間的距離	（b）模擬結(jié)果

數(shù)字投影模塊水冷系統(tǒng)如下圖所示。假設(shè)冷卻介質(zhì)為90℃發(fā)動機(jī)冷卻水，模擬結(jié)果表明，水冷散熱器的熱阻為0.5℃/W，比傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)降低了67%。DMD溫度93℃，LED結(jié)溫115℃。在高溫條件下，光通量輸出下降25%，與傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)相比，其光學(xué)性能提高了25%。結(jié)果表明，水冷系統(tǒng)比熱管冷卻系統(tǒng)效率高，熱性能和光學(xué)性能均有明顯改善。

（a）水冷系統(tǒng)	（b）主動對流

       如果有額外的風(fēng)扇和散熱器進(jìn)一步冷卻發(fā)動機(jī)冷卻水，水溫可降至90℃以下。為了研究水溫對DMD和光源溫度的影響，本文比較了從70℃到90℃的5種不同的進(jìn)水溫度。對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫低于80℃時(shí)，光源無需減額來保護(hù)DMD。在這種條件下，與室溫相比，高溫的輸出光通量下降了15%。

水溫對DMD和光源的影響

前沿冷卻技術(shù)

        除上述冷卻方案外，還有其他一些前沿技術(shù)可以應(yīng)用于前照燈，如離子風(fēng)扇。離子風(fēng)的產(chǎn)生原理如圖。根據(jù)正負(fù)離子的中和原理，正離子從發(fā)生器傳輸?shù)绞占鳎⑴c負(fù)離子中和，在這個(gè)過程中，會有穩(wěn)定的氣流，風(fēng)速可達(dá)2.4m/s，這與前照燈機(jī)械風(fēng)機(jī)相當(dāng)，但其面積為3cm2，為機(jī)械風(fēng)扇的1/8。

（a）離子風(fēng)示意圖	（b）EHD風(fēng)機(jī)	（c）離子風(fēng)機(jī)應(yīng)用

四種冷卻方案對比

       針對上述不同的冷卻技術(shù)，本文從冷卻效率、散熱器體積、靈活性和成本角度分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，為選擇合適的冷卻方案提供了參考（如下表）。通過對4種方案的比較，從冷卻效率的角度來看，水冷方案是比較好的，但由于水循環(huán)和水溫保持系統(tǒng)的特殊性，成本和靈活性都不好。熱管解決方案比傳統(tǒng)解決方案具有更好的冷卻效率，并且由于熱管的高導(dǎo)熱性，散熱片可以放置在燈具中任何有空間的地方，這意味著熱管可以將熱量傳導(dǎo)到任何地方，它可以解決熱問題，還可以解決冷凝問題。對于離子風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)來說，體積小給設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性，但其成本較高，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒎浅Ｓ邢蕖?/span>