大功率LED路燈的散熱結構設計和參數優(yōu)化
加入技術(shù)交流群
2 散熱器參數優(yōu)化
現今，LED路燈散熱設計中存在以下問(wèn)題：散熱翅片面積隨意設定；散熱翅片布置方式不合理；燈具散熱翅片的布置沒(méi)有考慮到燈具的使用方式，影響到翅片效果的發(fā)揮；強調熱傳導環(huán)節、忽視對流散熱環(huán)節；忽視傳熱的均衡性。這種往往導致了散熱器質(zhì)量龐大，其中一部分翅片沒(méi)有發(fā)揮作用或作用很有限。
2．1 參數優(yōu)化實(shí)驗一
本文利用正交試驗對散熱片結構中的底板厚度、翅片厚度、翅片間距、翅片高度4個(gè)因素進(jìn)行了優(yōu)化設計。把以上影響散熱片散熱性能的4個(gè)參數作為因素，每個(gè)因素取4個(gè)水平，以模型質(zhì)量和最高溫度為指標，采用正交表L16(44)模擬實(shí)驗，結果如表2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/169031.htm
根據正交試驗表中的數據，將以上四因素對試驗指標的極差進(jìn)行統計，結果見(jiàn)表3～表6。表中數據顯示對散熱片質(zhì)量的影響由大到小的因素依次為：翅片厚度、翅片間距、翅片高度、底板厚度；對模型最高點(diǎn)溫度的影響由大到小的因素依次為：翅片間距、翅片高度、翅片厚度、底板厚度。
從試驗結果分析可得出，在設計大功率LED翅片式散熱結構時(shí)，為了得到更好的散熱效果，應使翅片厚度和翅片間距盡可能小，但實(shí)際上這些值又不能無(wú)限小。首先，由于自然對流達到熱平衡的時(shí)間較長(cháng)，所以自然對流散熱器的基板及齒厚應足夠，以抗擊瞬時(shí)熱負荷的沖擊。其次，翅片間距減小，翅片數量增加，會(huì )導致靜壓下降。若翅片數量過(guò)多過(guò)密，則會(huì )降低空氣流速，相反會(huì )使散熱片的散熱效率降低。
另外，在實(shí)際中，因美觀(guān)與一些特定的環(huán)境要求，會(huì )對燈具整體高度有所限制。這樣就限定了散熱器的高度，而散熱器的高度是底板與翅片高度之和。若增加底板厚度則散熱片的高度就要降低。在整個(gè)散熱結構中，底板的主要功能是將燈具內部光源產(chǎn)生的熱量導出，再有外部的翅片散發(fā)掉。因此，選取合適的底板厚度和翅片高度也是加快散熱的有效途徑。
2．2 參數優(yōu)化實(shí)驗二
在現有LED路燈散熱結構中，多采用導熱板方式，即一定厚度的底板作為均溫板，先把熱源均溫掉；這部分主要起到熱傳導的作用，將LED產(chǎn)生的熱量從燈具內部導出。再借由外部翅片將熱量散發(fā)出去。然而外部翅片散熱機理，即在何種形態(tài)以及比例下散熱效果會(huì )最佳，沒(méi)有發(fā)現對此類(lèi)問(wèn)題的進(jìn)一步研究與優(yōu)化。
為了說(shuō)明傳導與對流對散熱的影響，本文利用ANSYS對單個(gè)LED的散熱過(guò)程進(jìn)行了分析。整個(gè)試驗過(guò)程中，總的長(cháng)度是不變的。整體散熱過(guò)程是熱傳導與對流相互作用的結果，為了說(shuō)明各自的影響，姑且將翅片劃分為傳導部分與對流部分來(lái)分析。試驗中，將假設的非傳導部分細化，以增加其對流面積。利用ANSYS對單個(gè)LED下總散熱柱的長(cháng)度為50 mm的模型進(jìn)行了熱分析，結果見(jiàn)表7。
評論