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(wú)污染，在能源日益緊張和環(huán)境污染嚴(yán)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(lái)越重要的作用。目前由于大功率LED燈技術(shù)及散熱問(wèn)題，限制了LED燈大規(guī)模的使用，導(dǎo)致其優(yōu)勢(shì)不能充分發(fā)揮，因此解決大功率LED燈散熱問(wèn)題以及對(duì)散熱器優(yōu)化問(wèn)題的研究意義重大。
　　 首先，對(duì)大功率LED燈路燈而言，采用自然對(duì)流方式的肋片散熱器由于成本低、

2、維護(hù)方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛應(yīng)用和研究。本文針對(duì)直肋片散熱器和陣列式肋片散熱器進(jìn)行討論研究，采用最小熵產(chǎn)法對(duì)直肋片散熱器進(jìn)行優(yōu)化分析，得出直肋片散熱器的最佳幾何尺寸，并對(duì)直肋片散熱器的流動(dòng)特性和熱特性的熵產(chǎn)分析研究。結(jié)果表明在自然對(duì)流條件下，摩擦熵產(chǎn)對(duì)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(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)尺寸使得直肋片散熱器的無(wú)量綱熵產(chǎn)最小，滿足散熱器散熱性能的需求。
　　 其次，在對(duì)直肋片散熱

3、器進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的基礎(chǔ)上，基于實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，研究了陣列式散熱器的對(duì)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(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法對(duì)陣列式散熱器的換熱性能進(jìn)行研究，搭建相應(yīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證模擬結(jié)果的正確性，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明平均對(duì)流換熱系數(shù)和總熱阻隨肋片個(gè)數(shù)和高度的增加而減少;基于場(chǎng)協(xié)同理論，分析了協(xié)同角對(duì)散熱器的對(duì)流換熱系數(shù)和總熱阻

4、的強(qiáng)化換熱作用，協(xié)同角的減小有利于強(qiáng)化換熱;輻射換熱在自然對(duì)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(duì)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(cè)試平臺(tái)，對(duì)比散熱器表面溫度在實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值模擬中的結(jié)果，驗(yàn)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(shí)間、成本等問(wèn)題，為以后散熱器的優(yōu)化有一定指導(dǎo)意義。
　　 最后，根據(jù)前面實(shí)