照明用大功率LED散熱器換熱過程的數(shù)值模擬.pdf

1、目前,低碳環(huán)保的理念深入人心,綠色冷光源LED由于其高效、可靠、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞。全世界照明用電量占總用電量的20％,據(jù)預(yù)測,照明用LED的應(yīng)用將使這個數(shù)字降至4%甚至更低。我國正在逐步淘汰白熾燈,大力扶持LED產(chǎn)業(yè)。雖然伴隨技術(shù)的進(jìn)步,LED的光效不斷提高,但是散熱仍然是制約LED發(fā)展的瓶頸之一。結(jié)溫對LED的性能有很大的影響,結(jié)溫過高,會導(dǎo)致PN結(jié)載流子復(fù)合率下降、正向?qū)妷航档?、光譜紅移、熒光粉老化等諸多問題,最終嚴(yán)重

2、影響LED的壽命。散熱器的換熱性能是影響LED整體性能的重要因素,自然對流散熱器因其經(jīng)濟(jì)有效的優(yōu)點(diǎn)受到歡迎,故本文對此展開了研究。
　　本文對直肋、開口等形式的LED散熱器建立三維模型,運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行自然對流及考慮輻射時自然對流換熱的數(shù)值模擬。提出了大小計算域選擇的方法,分析了肋片布置方式、速度、開口結(jié)構(gòu)、傾斜角度等因素對散熱器自然對流換熱性能的影響。選取Fluent中DTRM輻射模型,分析了輻射換熱的重要性及影響輻射換

3、熱的因素,選取了9種直肋式LED散熱器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　結(jié)果表明,橫紋結(jié)構(gòu)更加合理,開口結(jié)構(gòu)能有效提高自然對流換熱能力,開口式散熱器盡量避免20°的傾斜角度。當(dāng)散熱器材料的表面發(fā)射率較大的時候,輻射換熱量可高達(dá)總換熱量的30%,此時輻射換熱不應(yīng)當(dāng)被忽略。另外,當(dāng)考慮輻射時,開口結(jié)構(gòu)對提高輻射換熱量的貢獻(xiàn)不大,而肋片高度是影響輻射換熱的重要因素。當(dāng)旨在提高散熱器的輻射換熱能力時,應(yīng)適當(dāng)減小肋片高度。優(yōu)化結(jié)果是肋片長300mm,高2