環(huán)保節(jié)能的LED燈具帶動(dòng)LED散熱器的市場(chǎng)預(yù)期
發(fā)布時(shí)間：2018-6-17 來(lái)源： 電子散熱器 站點(diǎn)：http://www.fkla.com.cn |
自從早幾年LED在燈具行業(yè)的流行，現(xiàn)在很多行業(yè)都已經(jīng)使用起來(lái)了，因?yàn)槭褂昧薒ED光源的燈具更環(huán)保、更節(jié)能，從而來(lái)帶動(dòng)了LED散熱器市場(chǎng)的發(fā)展。led燈具散熱器通過(guò)這些年不斷的普及與推廣，但是隨之而來(lái)的也是led路燈電子散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝使用問(wèn)題，下面一起來(lái)簡(jiǎn)單的看下led路燈電子散熱器的相關(guān)設(shè)計(jì)和研究信息。
led電子散熱器問(wèn)題的提出與產(chǎn)生
LED作為新一代的環(huán)保型固體照明光源，其發(fā)光效率經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)得到了較大的提高，它具有耗電量小、使用壽命長(zhǎng)、安全環(huán)保、體積和功率小、配光容易等一系列的優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著科技的發(fā)展，LED芯片的集成度越來(lái)越高。LED的功率越高，它的熱流密度會(huì)越大。如果熱量不能及時(shí)地從芯片內(nèi)部散出去，那么芯片內(nèi)部的熱量會(huì)不斷積聚，從而導(dǎo)致芯片結(jié)溫不斷地上升。過(guò)高的結(jié)溫會(huì)造成光波長(zhǎng)的漂移、出光效率降低、芯片加速老化等一系列的問(wèn)題[2-4]。因此為了保證LED路燈能夠在正常溫度下工作，必須使產(chǎn)生的熱量及時(shí)地散發(fā)出去。目前LED的發(fā)光效率只有10%～20%，其余80%～90%的能量轉(zhuǎn)化成了熱能[5]，所以LED芯片的散熱變得至關(guān)重要。
很多學(xué)者都對(duì)電子散熱器進(jìn)行了。研究了交錯(cuò)流中板翅式電子散熱器的性能，考慮了冷卻空氣的雷諾數(shù)，翅片高度和寬度對(duì)散熱器熱阻和壓降的影響。Dong-KwonKim[7]等人研究了在垂直流體流動(dòng)方向上翅片厚度的變化對(duì)電子散熱器散熱性能的影響，表明在沿著垂直流體流動(dòng)方向上逐漸增加翅片厚度可以減少電子散熱器的熱阻。
研究中針對(duì)一款實(shí)際使用的電子散熱器進(jìn)行了優(yōu)化分析，應(yīng)用ANSYS有限元軟件并且結(jié)合正交設(shè)計(jì)法對(duì)這款分布式200WLED路燈的電子散熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，如圖1所示。大功率LED路燈的正常使用溫度是65℃以下，因此本文優(yōu)化的主要目的是保證LED路燈在正常溫度下工作，并且在此基礎(chǔ)上使散熱器的質(zhì)量更輕。
傳熱基本形式
自然界的熱傳遞有3種基本的方式:熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。在LED散熱系統(tǒng)里，這3種熱傳遞方式都存在。出于可靠性和成本的考慮路燈散熱器一般采用自然對(duì)流散熱形式。因此LED電子散熱器的分析模型可以簡(jiǎn)化成不考慮熱對(duì)流和熱輻射的熱傳導(dǎo)傳熱模型。這樣在不考慮熱對(duì)流和熱輻射的情況下能夠滿足散熱，那么在實(shí)際情況下它一定是符合散熱要求的。
電子散熱器結(jié)構(gòu)如圖2所示，其總體尺寸為300mm×600mm×110mm，它具有空間對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此溫度場(chǎng)模擬時(shí)只取其1/2進(jìn)行分析。散熱器的基板呈弧狀，基板上形成6×20的LED陣列(圖中從左至右依次為1W、3W、1W、1W、3W、W1陣列);其共有5對(duì)翅片，翅片的左下緣在圓柱面上;中間的2個(gè)圓柱孔起支撐作用，頂上的弧形結(jié)構(gòu)起輔助作用。與傳統(tǒng)的散熱器相比較，該散熱器具有以下2個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):
①散熱器的翅片呈水平，灰塵和污垢不容易在翅片上堆積，還能夠防雨，這樣可以保證散熱器的散熱效果。而傳統(tǒng)的電子散熱器其翅片是豎直的，灰塵和污垢很容易在翅片上堆積，影響電子散熱器的散熱效果。
②散熱器的翅片呈水平，充分地利用了空氣動(dòng)力學(xué)，空氣的浮力能夠降低路燈對(duì)其燈桿的彎曲扭矩。這樣可以保證LED路燈的安全性能。
對(duì)與空氣接觸的散熱器外表面均設(shè)為自然對(duì)流，對(duì)流傳熱系數(shù)為10W/(m2·K)。散熱器的2個(gè)圓柱孔是通過(guò)2個(gè)支架起支撐作用的，其內(nèi)表面沒(méi)有與空氣接觸，可以定義為絕熱。由于燈罩的密封作用，剩下的散熱器表面也定義為絕熱。散熱器的材料為鋁合金104，其導(dǎo)熱系數(shù)為147W/(m2·K)。環(huán)境溫度設(shè)置為35℃。LED熱源的尺寸與散熱器基板的尺寸相比要小得多，因此可以將LED熱源簡(jiǎn)化為點(diǎn)熱源，并配合相應(yīng)的LED散熱用的器件。
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