大功率LED散热结构的优化设计

　　学生。

　　表2散热器翅片曲率参数表编号翅片数/片曲率/（°）厚度经过FLoEFD仿真得到的数据如所示。

　　对比各散热器的散热效果，在各项条件都一致的情况下，发现曲率越小的散热器，达到稳定时的温度越低，翅片垂直圆柱的散热效果好。由此可以得到：尽管把翅片做成一定弧度可以在有限的体积下获得更多的与空气的接触面，然而弯曲的翅片也会降低自然对流系数，使得热阻增加，总体的散热效果反而下降，并且还增加了制作散热器的原材料，得不偿失。

　　温度/K VG平均值温度（固体）1 SG平均值温度（固体）2SG平均值温度（固体）1不同翅片曲率的散热器温度数据。3散热性能与微结构之间的关系微结构散热器各个参数如表3所示。

　　表3散热器翅片微结构参数表编号翅片数/片厚度/mm，微结构半径/m！

　　m圆心距/mm经过FLoEFD仿真得到的数据整理得到翅片微结构与散热器温度的关系，如所示。

　　温度/K BVG平均值温度（固体）1 SG平均值温度（固体）2SG平均值温度（固体）1不同翅片表面微结构的散热器温度数据图分析微结构（翅片表面插入半圆柱结构）对散热的影响。在不改变圆柱之间的圆心距时，圆柱的半径为0.25mm，比圆柱半径为0.5mm的散热器达到稳定时的温度要低，但仅仅比没有微圆柱的翅片的散热器稳定温度要略低。说明散热器的微圆柱结构在一定程度上增加了翅片的导热面积，但由于微结构引起了厚度的增加和表面的不平整，会阻碍对流系数，热阻也会有所增加。总的来说，微结构对散热器的影响不是很明显，如果要实现微结构，在加工方面也会有一定的难度，还会增加材料的使用，增大成本。所以，不建议采用这种微结构。

　　2.4优化模型结合前面3次仿真。

　　优化后的散热器三维模型中，编号为D1的模型采用36片翅片，翅片厚度为0.3 mm，翅片垂直圆柱体分布，该模型采用了。

　　温度/K VG平均值温度（固体）1 SG平均值温度（固体）2SG平均值温度（固体）1优化模型仿真得到的温度数据图编号为D1的散热效果是非常好的。无论是灯珠表面的平均温度、铝基板的表面平均温度还是散热器的体积平均温度都比先前提出的模型温度要低上1~3K，只有326 K左右。同时也是使用铝材较少的，在成本上有优势。

　　相比前者，编号D2的散热效果更优，主要因为其采用了更大的换热面。需要注意的是此种结构的散热器会增加铝材的使用，成本有所提高。

　　编号D3的散热器的总体散热效果没有前两者优良，但它的散热器体积温度却是所有模型中低的。这主要得益于自身的多孔结构，使散热器翅片间的空气流动加快，加速了热交换。同时它的灯珠表面温度和铝基板表面温度稳定在328K上下，也在可以接受的范围内。采用此种结构的另外一个好处就是可以大大地减少铝材的使用。

　　3结束语大功率LED因其功率较高，大约有60以上的电能变成热能被消耗掉08，不仅造成了能源的浪费，而且会降低LED的使用寿命。本文以5W的LED散热器为研究对象，通过建模和仿真，分析了翅片厚度、翅片曲率以及在翅片表面增加微结构对散热器的散热性能的影响，并且根据实验得到的些结论提出了3个优化的模型。这3个模型无论在散热的效果和材料的用量上，均比之前的散热器有一定的优势。

　　需要指出的是，无论散热器做得多好，产生的热能终究是一种浪费。RolandHaitz曾对LED做了个类似摩尔定律的预言，他预测单颗LED的光通量输出将以35的复合增长率增加，以及每流明的成本每年下降2009.美国能源信息署（energyinformationadministration，EIA）近期发布的报告显示，LED照明的效率从2012年至今提升了大约50，LED照明在2012年的光效超过60lm/W，而在2014年这一数值就跃升至100lm/W，消耗的能源有明显降低，同时为消费者提供了更多选择。此前，专家认为LED球泡灯的大功率为9W，（上接第218页）4结束语本文通过构建一个基于物联网的模块化设计实验室管理平台，来实现高校实验室内的硬件管理、人员检测及安全监测等内容，该系统可以较好地改进高校在实验室管理中存在的信息化程度低、管理工作繁重复杂等问题，对于高校智能实验室建设具有一定的借鉴意义。