新型大功率LED燈散熱器開發(fā)及散熱特性研究.pdf

1、LED燈作為第四代照明光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn)，但是完全取代傳統(tǒng)的光源還面臨著許多技術(shù)難點(diǎn)，其中散熱問題是限制LED燈具尤其是大功率LED燈發(fā)展的一個(gè)重要因素。對(duì)LED燈散熱器的散熱特性進(jìn)行優(yōu)化研究，對(duì)該綠色光源的推廣具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　大功率LED燈的典型應(yīng)用場(chǎng)合是用于工礦場(chǎng)地及生產(chǎn)車間的照明，目前這種LED燈大多應(yīng)用一種翅片呈放射狀排列的圓柱型散熱器。利用數(shù)值模擬研究了圓柱型散熱器在大空間自然對(duì)流條件下的散熱

2、特性，對(duì)其散熱性能和肋間空氣流動(dòng)狀況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，肋片根部空間存在一個(gè)空氣停滯區(qū)，在該區(qū)域中空氣流速很低，影響了該類型散熱器的有效散熱面積和散熱性能。
　　基于對(duì)傳統(tǒng)圓柱型散熱器缺陷的分析，提出了一種適用于大功率LED燈的棱柱型散熱器，并對(duì)散熱器幾何參數(shù)對(duì)散熱特性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。在不改變散熱器中心柱的幾何參數(shù)、肋片數(shù)目的情況下，通過改變肋間距t、肋厚d和散熱器高度H來研究各參數(shù)對(duì)散熱器散熱性能的影響。結(jié)果表明，肋間距

3、t較小時(shí)，肋間距t的增加能提高散熱量，但是超過一定范圍后導(dǎo)致肋間空氣流速下降，不利于自然對(duì)流換熱的進(jìn)行，因而合理選擇肋片的間隔尺寸非常必要;對(duì)散熱器散熱性能的影響，肋厚應(yīng)該是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。本文在由散熱器的制造工藝和強(qiáng)度要求決定的最小肋厚基礎(chǔ)上，計(jì)算了肋厚的增加對(duì)散熱的影響，發(fā)現(xiàn)熱源的結(jié)溫并沒有降低很多，肋片上的溫度梯度變化也不明顯，說明本文討論范圍內(nèi)肋厚滿足散熱要求，散熱器設(shè)計(jì)主要考慮強(qiáng)度決定的肋厚即可。在探討的四種尺寸的肋片中d=

4、2mm，t=8mm時(shí)散熱器獲得了較好的散熱效果;散熱器的高度H對(duì)其性價(jià)比影響比較大，散熱器高度H增加，可以增加散熱面積，增強(qiáng)散熱;但是，當(dāng)高度增大到一定程度時(shí)，對(duì)改善散熱器的散熱效果不再顯著，反而會(huì)增加體積、重量和經(jīng)濟(jì)成本;因此，散熱器的高度存在一個(gè)較優(yōu)值，本文對(duì)d=2mm，t=8mm棱柱截面的散熱器，以高度H為參變量，對(duì)散熱器單位質(zhì)量的散熱量Q1進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到了散熱量和散熱器高度H的關(guān)聯(lián)式，可用于指導(dǎo)該型散熱器的選用。