大功率led灯散热器结构设计

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。大功率LED灯散热器结构设计　　摘要：针对大功率LED灯工作时散热性差、灯具光功率减小、灯芯片易老化等问题，对大功率LED灯的散热器结构进行研究。详细介绍了LED灯散热技术、灯具的热分析及散热片的优化设计，并就LED灯散热问题在ANSYS软件中搭建模型进行散热器结构参数设计与热分析。仿真结果表明，通过热分析实现对LED灯散热结构参数设计，理论上在大功

2、率LED灯中安装优化设计后的散热片可以很好的解决灯具工作时的散热问题。　　关键词：大功率LED灯；热分析；ANSYS软件　　DOI：//　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　发光二极管属于2

3、1世纪具有好的发展前景的新型冷光源[1]。LED灯的发光原理理就是靠是靠发光二极管内部的PN结里的电子在能带间跃迁进而产生光能，但芯片会出现发热的现象，尤其是大功率型LED。若将多个LED串并联组装成一个模组，其散发出的热量会大大增加。目前，LED整体工作效能不是很好，只有15%-20%的电能量成功转化为光能，而剩余的80%-85%的电能量则通过其它形式转化为热能，致使芯片功率密度变得很大。在行业内LED器件的散热性整体而言较差，首先，因为发白光的LED灯其发光的光谱中并不包含红外部分，即其工作时产生的热量不能依靠红外辐射进

4、行释放；其次，LED灯具本身的扩散热阻与解除热阻很大，工作时产生热量较多。在LED灯工作时，若散热性不好将会产生十分严重的后果[2]，如缩减LED灯的光能量输出，减少器件的使用寿命，会造成LED发射光的主波长产生偏移等。　　近年来，如何使LED灯工作时产生的热能以最快的方式散发出去这一关键问题被国内外学术界关注，进而相对应地进行各种研究。由于LED灯具多采用经验化设计进行散热，散热装置过于传统且专业性不高，导致当前LED灯具的散热问题仍未得到解决。因而，通过对大功率LED灯具的热分析与热设计后进行散热器的结构设计具有及其重要

5、的现实意义。　　论文详细介绍了LED灯的散热技术并建立相应散热器模型，然后选取了一款大功率的LED灯作为论文的研究模型，利用ANSYS有限元分析软件[3]对该款LED灯模型进行热分析，得到灯具各点的温度分布与芯片工作时产生的最高温度，在上述测量数据的基础上对该灯的散热结构进行优化设计，最终得到十分满意的散热效果。　　1LED灯散热技术及模型建立　　LED灯散热技术为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰

6、富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　对大功率LED灯进行散热的主要技术有散热片、热管、均温板、辐射涂覆层、导热膏、导热垫片等[4-6]。其中，散热片是选用扩大表面积的方式将热对流逐渐散发到环境里，干扰散热片其散热性能的相关因素主要有散热片的形状、翅片的相对数量、各间距、设计的尺寸大小、安装的倾斜角度、制作材料以及生产加工工艺等。论文里所选用的灯具模型在工作时就

7、选用散热片进行热量驱散。热管则是利用冷凝液对应的循环变化，将LED灯工作时产生的高热量疏导出并散发去。通常情况下，散热片会与热管的冷端结合使用，用来实现更好热量驱散效果。均温板与热管的制作及使用原理相似，只是热管属于单向的一维传热形式，而均温板采用面传热，整体设计为二维性，令散热器表面接受温度均匀。辐射涂覆层是用于散热器的外表面进行涂覆进行散热的涂料，目的是为了提高整体辐射率，使产生的热能有效的驱散辐射出去。而导热膏与导热垫片则是通过减小接触的热阻进行散热。　　论文采用翅片作为大功率LED灯散热器结构设计的主要器件，它是一种

8、十分有效的增强换热表面的设计方法。它可以令产生的热流量沿着肋高度的对应方向进行传导，并同时向周边环境进行以对流或者对流叠加辐射的方法进行热量驱散。其散热的表面积越大，驱散热量效果越佳，但并不构成简单的比例关系运算。　　LED灯散热器模型建立为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的