大功率LED路灯的散热结构设计和参数优化

根据正交试验表中的数据，将以上四因素对试验指标的极差进行统计，结果见表3～表6。表中数据显示对散热片质量的影响由大到小的因素依次为：翅片厚度、翅片间距、翅片高度、底板厚度；对模型最高点温度的影响由大到小的因素依次为：翅片间距、翅片高度、翅片厚度、底板厚度。

从试验结果分析可得出，在设计大功率LED翅片式散热结构时，为了得到更好的散热效果，应使翅片厚度和翅片间距尽可能小，但实际上这些值又不能无限小。首先，由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击。其次，翅片间距减小，翅片数量增加，会导致静压下降。若翅片数量过多过密，则会降低空气流速，相反会使散热片的散热效率降低。
另外，在实际中，因美观与一些特定的环境要求，会对灯具整体高度有所限制。这样就限定了散热器的高度，而散热器的高度是底板与翅片高度之和。若增加底板厚度则散热片的高度就要降低。在整个散热结构中，底板的主要功能是将灯具内部光源产生的热量导出，再有外部的翅片散发掉。因此，选取合适的底板厚度和翅片高度也是加快散热的有效途径。
2．2 参数优化实验二
在现有LED路灯散热结构中，多采用导热板方式，即一定厚度的底板作为均温板，先把热源均温掉；这部分主要起到热传导的作用，将LED产生的热量从灯具内部导出。再借由外部翅片将热量散发出去。然而外部翅片散热机理，即在何种形态以及比例下散热效果会最佳，没有发现对此类问题的进一步研究与优化。
为了说明传导与对流对散热的影响，本文利用ANSYS对单个LED的散热过程进行了分析。整个试验过程中，总的长度是不变的。整体散热过程是热传导与对流相互作用的结果，为了说明各自的影响，姑且将翅片划分为传导部分与对流部分来分析。试验中，将假设的非传导部分细化，以增加其对流面积。利用ANSYS对单个LED下总散热柱的长度为50 mm的模型进行了热分析，结果见表7。