近年来,LED汽车大灯以其寿命长、高效率、低能耗的特点逐渐取代了卤素大灯和疝气大灯,广泛应用于汽车车灯领域。但其散热问题约束着大功率LED车灯行业的发展。研究表明,LED车灯的散热性能主要与散热方式以及LED车灯PCB板的材质有关。为此,本文以广西柳州五菱新宝骏汽车的大功率LED汽车前大灯为研究对象,结合传热学、电子散热等学科知识,应用有限元分析和实验验证的方式对其散热问题进行了研究。为了分析LED车灯散热方式与PCB材质对其散热性能的影响,本文应用UG软件建立了三维LED车灯模型,应用Fluent软件建立了LED车灯三维生热模型和流体动力学模型。本文对MMC、MCPCB、Cu和Al四种PCB材料的LED车灯的散热性能进行分析,结果表明,在相同环境温度下,散热效果优劣排列依次为Cu、MMC、Al和MCPCB,在此基础上,还分析了环境温度和车灯功率对铜基板与铝基板导热性能的影响,结果表明,使用铜材质作为散热基板的散热效果最佳。基于成本因素,本文建立了安装翅片散热器的LED车灯自然对流传热模型,分析了翅片数对车灯散热性能的影响,设置环境温度为30℃,灯泡功率为36W。模拟结果表明,在翅片散热器大小不变的情况下,改变翅片数及高度对车灯散热影响较小,翅片数为5和8时,车灯最高温度分别为120.05℃和118.2℃;翅片高度为数25mm和35mm时,车灯最高温度分别为124.5℃和118.2℃。在仿真的基础上,进行了实验验证,车灯最大温度在118.7℃,与仿真结果相差约2℃,模型精度较高。但车灯的工作温度不能超过80℃,因此,该散热方式不符合要求,应忽略成本因素,优化散热方式。针对安装翅片散热器的LED车灯自然对流传热模型车灯温度过高的问题,本文建立了安装翅片散热器的LED车灯强制对流传热模型,对车灯添加风冷散热装置,分析了通风量对车灯散热散热性能的影响,综合考虑车灯稳定性、功率因素和散热效果,风量选择为4 CFM。仿真结果表明,对比安装翅片的车灯自然对流传热模型,车灯最高温度降低至69.584℃,降低了约51℃,散热效果明显,此散热方式符合要求。以上仅为未安装到车上的LED车灯的传热分析,考虑到工程实际应用情况,将车灯外加外壳,为此,本文建立了安装内置翅片散热器的加外壳的LED车灯强制对流传热模型,风量选择为4 CFM,车灯最高温度为75.7℃。此温度接近于车灯工作温度的极限,勉强符合要求。为了保证车灯有充足的温升空间,本文在散热材料里加入了石墨烯材质,通过仿真,使得温度降低10℃左右,该优化方式对车灯寿命和可靠性得到有效提升。最后,本文设计了LED温度测试实验,根据LED实际工况环境的特点,模拟环境温度,确定车灯散热实验采集,温度系统的类型等,搭建实验平台。用多通道温度数据记录仪记录数据,获取灯珠温度数据,并与仿真结果进行对比,结果表明,模拟温度与实测温度误差绝对值小于10%,且其中一部分误差和简化的车灯模型有关,验证了仿真的准确性。因此,本文所建立的传热模型可以较为精确的分析LED车灯散热特性,可为工程应用提供可靠的参考价值。