船用大功率LED灯散热性能研究

谢仁富，张彦敏，朱 俊

(武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064)

0 引言

对于大型舰艇特别是潜艇来说，照明系统是整个舰艇至关重要的分系统，其安全性和舒适性对船员的心理和生理具有重大影响。舰艇内部照明具有分布范围广、连续工作时间长、应用环境复杂多样、电压波动范围大、电磁兼容要求高、外观形式多样，安装方式受到应用环境的制约等［1］特点。因此，对于舰艇有着多方面的效应。

当前的荧光灯等普通照明方式在长期的实际使用中逐步暴露出诸多的不足，如寿命相对较短、可靠性差;电源波动引起的灯管及电路故障点多;维护工作量巨大;存在着一定的汞污染危险;电磁兼容性、抗震性较差，不可进行控制等。采用新型照明技术，延长照明灯具的寿命，降低维护性要求，开发基于LED的舰艇用照明灯具，为舰艇研制一种高可靠性和免维护的照明系统具有重要的意义。

与传统照明光源相比，LED具有寿命长、节能、环保、抗冲击性好、无辐射、无电磁干扰、无有毒气体、发光效率高且易控制等显著优点［2］。由于目前LED的发光效率仅能达到10% ～20%，其余80% ～90%的能量转化为热能，同时随着LED功率的提高，热流密度相应增加［3］。如果芯片产生的热量未能及时散出，将导致PN结温度升高，进而降低芯片的发光效率［4］，并大幅缩短 LED 寿命［5］。近年，随着功率型LED的发展，芯片热流密度越来越大，散热已成为LED大规模应用亟需解决的关键问题之一。本文采用数值传热学分析方法建立了典型船用LED灯散热结构，并通过仿真分析验证了所采用的散热方法和设计的散热器满足LED灯的散热要求。……