Simcenter FloEFD工业应用之让灯光照亮雾夜

日期:2019-07-16

由于电动汽车的二氧化碳排放量、燃料成本和噪音更低,因此越来越受到用户的欢迎。然而,它们也给设计人员带来了一些全新和饶有趣味的工程挑战。例如,符合法规和安全性要求是合格灯设计的基本要求;但保持低能源消耗和轻量化以提高电池的使用效率对于电动汽车中使用的灯设计而言同样重要。

 

 

TQ Technology (TQT) 的工程师们合作开发了一款全新的雾灯设计。新的设计与传统设计相比,需要的功耗和重量都要低得多(图 1)。雾灯的功能是照亮公路边缘和车道标志,而且雾灯是在可见度较差的行驶条件(包括下雨、起雾、起灰或下雪)下使用。好的雾灯能够产生较宽的条形光束,并且在光束顶端有鲜明的水平截断(上面黑,下面亮),截断面以上的向上光线极少。它们的照明目标和安装位置通常较低。
 
TQT工程师设计了一款多面反射镜,并将其性能与其他三种设计进行了比较。结果,该反射镜的几何形状从40 cc 扩大到 66 cc,增加了65%,而且他们得以将LED芯片数从两片减少至一片。此外,他们还获得了更高的反射镜效率(从 38.6% 提升到52%),这有助于提供足够的光通量,以符合欧盟和UNECE 法规要求。
 
提高反射镜效率的方法是在边缘位置使用一个凹井来照亮雾灯光束的两侧,这样中间部分只需较少的光通量便能符合法规要求。在他们的设计中,两个雾灯(一对)采用1.5 W 驱动器,一对雾灯共计消耗 7.9 W功率。该设计相比传统的 55 W 卤素雾灯(符合相同的法规要求)节省了92.7%的能源,相比现有的6.5 W雾灯也节省了38.4%的能源。


1-1.jpg

图 1. 全新的 TQTechnology 超低功耗 LED 雾灯

“此设计与 55 W 卤素灯相比,可节省 92.7% 的能源;与现有的 6.5 W 雾灯相比,可节省 38.4% 的能源”

 
利用功耗更低的3.2 W LED设计,还有可能实现重量更轻的灯设计。他们分析了三种外壳结构(图 2)。在 CAD 嵌入式FloEFD中对LED的结温和表面温度进行了仿真,以评估设计流程中不同结构效应的可靠性。关键参数是 LED 结温,该温度必须低于150 °C。仿真的环境温度为 65 °C。
 

全金属外壳的结温最合适 (128 °C),塑料外壳中的结温则高达 243 °C ——假设规格表中的最高温度为150 °C,那么它已经超过该温度,使用寿命将会变得很短。在LED 底座上部分使用金属,而在反射镜上使用塑料的混合结构提供了有效的散热,同时在塑料外壳上保持了较低的温度。灯的重量也从 260 克(全金属)降至 196 克(金属加塑料),节省了 24.7% 的重量。这一混合解决方案被采纳为商用版雾灯设计(图 3)。与卤素雾灯或其他 LED 雾灯设计相比,他们的最终产品具有更高的性能,可节省更多能源,而且重量更轻。

 

2-2.jpg

图 2. FloEFD 针对不同外壳材料得出的热仿真结果

 3-3.jpg

 

图 3. 全新 TQTechnology LED 雾灯与卤素雾灯的汽车道路测试比较

上海网站建设