led灯具散热结构正交优化设计与实验研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1300208013密级：LED灯具散热结构正交优化设计与实验研究OrthogonalOptimizationDesignandExperimentalResearchoftheLEDLampsCoolingStructure作者姓名：廖炫指导教师：郭震宁教授学科：光学工程研究方向：LED散热结构设计所在学院：信息科学与工程学院论文提交日期：二零一六年三月三十号学位论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参

2、考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产生的权利和责任。论文作者签名：签名日期：学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：指导教师签名：签名日期：签名日期：摘要随着LED产业蓬勃发展，各行各业的传统光源灯具逐渐被LED灯具取代。但是，研究表明：当LED工作时，注

3、入电功率的绝大部分都转变成了热能，若这些热量无法被及时散去，则会出现性能下降，寿命降低等问题。因此，本硕士论文主要研究三种LED灯具（LED塑包铝球泡灯、高功率COB光源和LED汽车前大灯）的散热性能并进行优化与实验验证。针对目前LED塑包铝球泡灯散热器优化缺乏理论指导的问题，提出基于正交试验的散热器设计方法。首先通过对比三种LED球泡灯（全铝、塑包铝和全塑）的散热，得出LED塑包铝球泡灯具有一定优势。然后，提出利用正交试验对决定散热性能的五个因素（塑料厚度、铝厚度、散热器高度、铝底板厚度和底边直径）进行优化设计，通过极差分析得

4、到最优参数组合。最后，通过制图软件SolidWorks创建结构模型，导入基于有限元理论的FloEFD软件进行模拟仿真。结果表明：LED温度由原来的96.05℃降为88.85℃，下降了7.2℃，散热效果得到明显改善。针对解决高功率COB光源热流密度和热量更加集中等问题进行了理论分析与实验验证。通过对比未安装翅片散热器和安装散热翅片结构的热仿真结果得出后者的散热性能明显好于前者。接着，采用正交试验对散热翅片进行优化设计，得到最优散热结构的参数组合。仿真结果表明：经过正交试验优化后，温度为74.73℃，大大提高了整体结构的散热性能。最

5、后，采用红外热像仪(IRSS65)测试翅片优化前后的温度进行对比发现：实验和模拟仿真结果一致。此外，还研究了固晶胶和导热胶导热系数对该结构温度的影响，为以后继续改善散热性能提供了方向。针对LED运用于汽车前大灯所面临的散热问题，提出一款新型的LED汽车前大灯散热结构，将无叶风扇运用于散热器的设计中。在SolidWorks建立模型并导入FloEFD软件进行模拟仿真。与此同时，提出了两种改进方案（通风管填充矩形翅片和蜂窝结构）。针对散热效果较好的方案二采用正交试验优化分析了蜂窝类型、等效直径、蜂窝壁厚、填充蜂窝长度和通风管长度对该散

6、热系统散热性能的影响，最终得出了系统模型结构的最佳参数组合，仿真结果表明：经I过正交试验优化后LED汽车前大灯的温度为75.17℃。最后，针对该结构，讨论温度同风速的关系并得到了相应的表达式，可为后续无叶风扇的选型等研究提供一定的参考。关键词：散热正交试验FloEFDCOBLED汽车前大灯IIAbstractWiththerapiddevelopmentofLED,theLEDlampsguaduallyreplacedtheconventionallightsourceoflamps.But,astheresearchshow

7、:thevastmajorityofinjectedelectricpowerweretransformedintoheatenergy.Iftheheatcouldnotbedissipatedintime,itcouldleadtomanyproblems,suchaslifereduction,performanceandLumensdeprections.Thismasterarticlewasconcentrateontheoptimaldesignandexperimentalresearchofthreekinds

8、ofLEDlampscoolingstructure.FortheproblemoflackoftheoreticalguidanceofcurrentLEDplastic-coatedaluminumballbubblelampradiatoroptimiza