大功率LED路灯散热器优化设计方法研究

孙学耕 林火养(福建信息职业技术学院,福建福州 350019)

大功率LED路灯散热器优化设计方法研究

孙学耕 林火养
(福建信息职业技术学院,福建福州 350019)

本文根据试验设计法(DOE)的策略流程,利用响应面设计法(RSM)中的中心复合设计(CCD)来进行大功率LED灯具散热器的设计研究。以铝材料鳍片型散热器的设计为范例,研究了散热器的热传导系数、底板厚度、鳍片厚度、鳍片间距、鳍片数量、LED分布等参数对散热器的影响,以及参数与参数之间的相互制约关系,提出了一个通用的散热器优化设计方法。

DOE;RSM;LED;散热器;优化

一、引言

LED照明作为绿色照明已经得到了广泛的认识和推广,虽然量产化的LED发光效率已经达到了100Lm/W,但是LED的电光转换效率依然只有10～15%,其余85～90%的电能则转换成热能,进而造成组件温度提高,降低发光效率与组件寿命,甚至造成永久光衰。以1瓦的大功率LED为例,图1与图2显示在不同驱动电流下,LED结温与光通量(Lm)和色温(CCT)的变化关系。由图1可知,在300mA驱动电流下,当接脚温度由室温25℃升高至60℃时,光通量衰减约10%,若升高至90℃则衰减约20%;图2表明在同样的驱动电流下LED结温越高色温也越高。因此,LED的散热设计对减少光衰和稳定色温非常的重要。但是一个LED照明产品必须兼顾成本与性能,如光通、灯具尺寸、灯具温度、灯具重量等,其中散热器对灯具成本得影响非常的大,所以散热器需要根据各种参数做一个优化设计。

二、散热器的DOE设计

对于大功率的LED灯具,若单纯从散热的角度去考虑,散热的成本将非常高。……