大功率LED燈散熱器的優(yōu)化與散熱特性分析研究.pdf

1、大功率LED(Light Emitting Diode)燈作為第四代照明光源，具有節(jié)能環(huán)保、綠色無污染，在能源日益緊張和環(huán)境污染嚴重的大背景下，LED燈在照明領(lǐng)域、生活領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。目前由于大功率LED燈技術(shù)及散熱問題，限制了LED燈大規(guī)模的使用，導致其優(yōu)勢不能充分發(fā)揮，因此解決大功率LED燈散熱問題以及對散熱器優(yōu)化問題的研究意義重大。
　　 首先，對大功率LED燈路燈而言，采用自然對流方式的肋片散熱器由于成本低、

2、維護方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，得到了廣泛應用和研究。本文針對直肋片散熱器和陣列式肋片散熱器進行討論研究，采用最小熵產(chǎn)法對直肋片散熱器進行優(yōu)化分析，得出直肋片散熱器的最佳幾何尺寸，并對直肋片散熱器的流動特性和熱特性的熵產(chǎn)分析研究。結(jié)果表明在自然對流條件下，摩擦熵產(chǎn)對散熱器的散熱性能影響較小，溫差熵產(chǎn)是摩擦熵產(chǎn)的10倍左右，并且存在相應的幾何結(jié)構(gòu)尺寸使得直肋片散熱器的無量綱熵產(chǎn)最小，滿足散熱器散熱性能的需求。
　　 其次，在對直肋片散熱

3、器進行優(yōu)化改進的基礎(chǔ)上，基于實驗研究和數(shù)值模擬，研究了陣列式散熱器的對流換熱系數(shù)、總熱阻與散熱器的幾何結(jié)構(gòu)尺寸、輻射率、協(xié)同角、加熱功率等參變量間的相互關(guān)系。數(shù)值模擬采用計算流體力學(CFD)方法對陣列式散熱器的換熱性能進行研究，搭建相應實驗臺驗證模擬結(jié)果的正確性，實驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果具有良好的一致性。數(shù)值模擬及實驗結(jié)果表明平均對流換熱系數(shù)和總熱阻隨肋片個數(shù)和高度的增加而減少;基于場協(xié)同理論，分析了協(xié)同角對散熱器的對流換熱系數(shù)和總熱阻

4、的強化換熱作用，協(xié)同角的減小有利于強化換熱;輻射換熱在自然對流條件下占有很大比重，它有利于提高換熱性能，此外根據(jù)熱阻及平均對流換熱系數(shù)得出本文散熱器模型的平均努謝爾數(shù)關(guān)聯(lián)式。
　　 再者，建立陣列翅片式散熱器的散熱特性測試平臺，對比散熱器表面溫度在實驗測試與數(shù)值模擬中的結(jié)果，驗證數(shù)值模擬的正確性，為散熱器的下一步研究提供良好基礎(chǔ)以及研究方法，節(jié)約時間、成本等問題，為以后散熱器的優(yōu)化有一定指導意義。
　　 最后，根據(jù)前面實