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LED灯具散热器的结构研究与优化设计

佟鑫  
【摘要】:LED照明灯是具有节能与环保功能的新型绿色光源。但由于散热问题的制约,会产生严重的光衰现象。因此,灯具的散热成为了LED照明灯推广与应用的瓶颈,如何研究LED灯的散热结构并进行优化设计,开发出具有良好散热功能的灯具是开发研究的关键。本文依托吉林省重大科技项目,结合实际生产需求,系统地研究了如下工作内容: (1)首先,简要地介绍了选题的背影与意义,LED的研究现状和本文的主要内容。然后,逐步地介绍了LED的一些基础知识,灯具热量的传递过程,热传递理论基础及其结温与热阻,着重地讨论了LED的几种散热方式,每种散热方式的散热效果以及散热器的选材和主要成型技术。 (2)在前面理论的基础上,对一种翅片式散热器的LED灯具进行测温,并模拟了这款灯具的温度场。进而设计了四种类型的翅片式散热器,连同上述实验所用散热器,通过ANSYS软件对这些LED灯具进行温度场模拟,再通过ORIGIN软件进行作图,对比五种类型散热器的结温,提出了在相同质量和相同散热面积条件下,可以通过改变散热器的形状,达到降低LED结温的目的。进而还提出了在基板与散热器之间加入一层高导热材料,使到达散热器的热量分布更加平均,散热效果更佳。 (3)重点研究了翅片式散热器的基部厚度、槽宽度、槽数等单一因素对散热效果的影响。然后,利用正交试验的方法,把基部厚度、槽宽度、槽数、翅片厚度、翅片间隙作为试验因素,得出各因素对散热效果影响程度的主次顺序为翅片厚度>槽宽度>翅片间隙>槽数>基部厚度,进而对翅片式散热器进行优化设计。 通过上述研究表明,合理的散热器设计不仅可以降低LED的结温,还能增加寿命,节约成本。本文为将来的大功率LED灯具的研制与开发提供了理论依据。


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