摘要：作为现代社会普遍使用的LED照明设备来说，其散热性能的好坏直接关系到LED照明设备的使用寿命的长短。传统在LED照明设备的散热保障上采取的措施比较落后，并不能有效进行LED照明设备的散热保护，因此针对LED照明设备的散热问题，本文将提出LED照明设备散热器的优化设计方案，这种设计方案有着扎实的实验数据基础，已经在测试中展现出优于市场上现有的散热器的功能。随着社会主义经济的蓬勃发展，人们对于大功率LED灯具散热器的优化设计提出了越来越多的要求，这就需要我们相关的管理人员以及职业工作人员在日常实际工作之中不断地提升自身的综合素养以及职业技能，真正意义上的做好大功率LED灯具散热器的优化设计等工作。本文主要分析了大功率LED灯具散热器的优化设计，希望能够提出一定的建设性意见。
关键词：LED；照明设备；散热；优化设计
一、LED照明设备的概念及其散热问题
LED照明设备是近年间被研发出来并普及使用，应用领域涵盖多个行业的新型光源。其特点是单位照明强度下，LED照明设备与普通的白炽灯等照明设备相比，更加节能环保。LED照明设备的飞速发展，有效改善了传统照明设备的缺陷和不足，但其发展还不是十分完善，存在着一些不足之处，这些问题阻碍了LED照明设备的进一步发展。其中LED照明设备的散热问题一直是研究人员关注的焦点之一。虽然相较于传统照明设备来说，LED照明设备的发热情况有着大幅度的改善，但是LED照明设备在照明过程中并不是完全不产热的，大功率的LED照明设备运行过程中电能的有效利用率只有15%，其余均转化成热能。因此如果LED照明设备的散热功能不足将导致LED照明设备光输出量减少，有效使用寿命减少等问题。因此有效改善和解决LED照明设备的散热问题成为大功率 LED 灯具产业化、规模化的关键所在。当前的主流研究主要针对LED照明设备的芯片技术、外延层的封装、以及外延层至基板的优化上。对于大功率LED灯具散热器的优化设计来说，国内外对其相关的研究还是有一定的基础的，但是在对其研究的过程之中还是有一定的不足之处，例如管理部门层面并没有对其进行十分高度的重视力度，导致相关的科研资金并没有到位，使得其没有能够得到更好的进行。而且这个方面的科研工作者的数量对于我国现有的科技力量来说并不是十分的充分，就需要相关的管理人员以及职业工作者在平时的管理工作之中认真负责，不断地将自我的创新意识以及管理意识所进行提升，相关的科研工作者以及管理人员应该这两个主要的研究方向及角度所进行，只有这样才能帮助绝大一部分的科研工作者对于分析大功率LED灯具散热器的优化设计的越来越准确，充分地保证对其的研究能够更好更快的进行下去。在新理论研究建立之后，应当立即对技术人员进行知识的普及以及技术上的讲解，让员工在第一时间内知道如何进行日后的研究工作，同时还要进行人员的扩充，对人才进行储备工作，可以进行岗位培训，选择最适合的人来进行任职，并且在管理制度上进行激励，使员工在工作当中增加动力，应当将优化人员配置提上日程，使工作能够更好更快的进行开展。关于LED照明设备散热器的优化研究少之又少。因此，对于散热器的热分析以及热设计有着重要而不可替代的意义。
二、LED灯具试制与模拟
本文针对LED照明设备的散热研究，选取4种光源一致但散热结构的设计不同的LED照明设备作为比较模型进行实验研究。4种LED灯具如图所示。将4款灯源首先要进行散热的处理，也就是说要运用FlowSimulation。最开始要划分网格，网格的划分主要是依据灯具每一细节的材料以及热源的属性等。然后，要加载对流载荷。最后要设置运算目标，并且要计算通过稳态分析。它的单位功耗面积可以通过它的基本参数以及输入功率进行估算。4款灯具的 LED 芯片温度和翅片效率要进行比较。为了能够对翅片效率进行更深一步的优化，做了一些其它相关的实验内容。
（一）翅片散热影响因素分析
散热性能主要取决于散热器本身的材料等。导热系数、比热容等都会对其有一定的影响。但是当散热器材料已经被确定的时候，这些影响就不会出现了。1 mm
是初值翅片厚度 S、15 mm是翅片高度 H、3 mm是翅片间距J、1.5 mm是底板厚度K。并且在实验过程之中，如果要改变一个参数的量，就要保持不变别的参数的量。在接下来的优化设计中翅片厚度选择在0.5 mm~2.0 mm 的范围内，翅片高度选择在5.0 mm~15.0 mm的范围内，翅片间距选择在2.0 mm左右，散热器底板厚度选择在1.5 mm~2.5 mm的范围内。
（二）多因素影响的正交试验
选择四个部分作为可参考的变量，分别是高度、厚度、间距还有底板的厚度。每个变量分别的标为1，2，3，4.散热器的模型的质量和LED的最高温度作为参照物，采用正交模拟实验，然后用相关器械计算每一组的数值。
分析散热最好的两组实验，两组的底板的厚度是一样的，只有翅片的厚度相差约三倍，高度相差约一倍。但是最高温度只相差零点几度。这说明两组的散热的性能是差不多的。在散热器的宽度保持不变的情况下，翅片的数量的多少比较重要。这说明在实际的操作中，能够选择高度、尺寸正合适，翅片数量适宜的散热器是非常必要的。这也说明了翅片的重要性。
（三）散热结构优化设计
确定了最好的方案之后，了解了各个部分对温度的影响，对于其中最主要的翅片的两个因素都选择了其表现最好的水平的参数，另外的两个因素也是如此，选择了表现的最好的水平的参数的部件。因此在经过最优化部件筛选实验后得出了一组最佳的值。分别是2毫米、三毫米和四毫米。
三、结束语
本文针对LED照明设备散热功能普遍不足的现状进行LED照明设备散热器的优化设计研究，针对影响LED照明设备散热器翅片性能相关因素进行分析和研究，同时借助Flow Simulation 软件进行仿真模拟实验。通过相关数据分析，得出提升散热器性能的结论有：
1.散热器翅片的厚度与热阻强度呈现负相关关系，即翅片越厚，热阻越小；
2.散热面积的有效增加能提高散热性能，可以增加散热器翅片高度来实现散热面积的增加；
3.底板厚度和翅片间距对于芯片的温度影响程度不大。
综上所述，提出LED照明设备的散热器性能优化方案，该方案的散热表面积大，散热器翅片工作效率高，翅片间距以及结构比较合理，芯片温度是16组实验对照组中温度最低的，因此可以说明该方案的散热倍数相对较高，散热效果良好。相关计算中得到的LED结温是全部实验方案中最低的，因此该实验方案为最优实验方案。
发展不会止步，更深入的研究就需要我们相关的管理人员以及科研工作者在平时的日常实际工作之中不断地提升自身的综合素养以及职业技能，极大程度上的使人们对于大功率LED灯具散热器的优化设计进行更加合理化的分析与探讨，并且要对其产生极大的关注力度，极大程度上的使其具备广泛的积极意义，使大功率LED灯具散热器的优化设计在以后的未来发展道路之上发展的愈来愈好。
参考文献：
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论文作者:欧保材
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：照明设备论文; 散热器论文; 翅片论文; 灯具论文; 优化设计论文; 厚度论文; 底板论文; 《基层建设》2018年第21期论文;