大功率LED灯具散热结构优化设计与实验研究(2)

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4.1 大功率 LED 灯具三维建模 16

4.1.1 大功率 LED 灯具设计目标 16

4.1.2 大功率 LED 灯具设计分析 16

4.1.3 大功率 LED 灯具结构设计 17

4.2 大功率 LED 灯具热学模拟的构建 18

4.2.1 大功率 LED 灯具热学模拟的基本步骤 18

4.2.2 大功率 LED 灯具热学模拟初步结果 19

4.3 本章小结 25

5 大功率 LED 灯具散热优化设计 26

5.1 大功率 LED 功率和散热器对结温的影响 26

5.1.1 不同功率温度变化曲线比较 26

5.1.2 散热效率与散热器质量面积关系 26

5.2 大功率 LED 灯具结构优化 28

5.2.1 散热器高度对结温的影响 28

5.2.2 散热器翅片个数对结温的影响 29

5.2.3 基板厚度对结温的影响 30

5.3 大功率 LED 灯具材料优化 30

5.3.1 基板材质对结温的影响 30

5.3.2 散热器材料与结温的变化 31

5.4 大功率 LED 灯具散热结构最优模型 32

5.5 本章小结 34

6 结论和展望 35

6.1 结论 35

6.2 展望 35

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1 大功率 LED 发展现状及趋势

1.1.1LED 的发现，发展及其原理发光二极管（LED）是一种能将电能转换为光能的新型半导体发光器件。其原理为

利用半导体固体材料的电致发光，将电能转换为光能，而发射较少的红外辐射，因此被称为冷光源。发光二极管（LED）从发现“电致发光”的现象到其开始广泛运用至各领域，经历了一个漫长的过程。 [1]

1907 年，科学家第一次从 SiC 中发现电致发光现象。1965 年，科学家第一次制得 LED，不久后采用磷砷化镓为原料的红光 LED 问世，当时的 LED 的光效只有 0.1lm/W。到 1968 年，红光 LED 的光效达到 1lm/W。20 世纪 80 年代，红光 LED 光效达到 10lm/W。至 20 世纪 90 年代中期，出现高亮度蓝光 LED，至此开始可以以多种方式得到白光，至此打开了 LED 照明领域的大门。

时至今日，实验室里的超高亮度 LED 已经超过 200lm/W,而商用已经能达到 100lm/W 以上，LED 的高亮度和对比其他光源的低能耗使得 LED 开始在越来越多的领域取代传统照明方式。[2]

1.1.2 大功率 LED 的优点和急需解决的问题

与传统光源相比，LED 具有安全可靠性强、耗电量少、稳定性好、发光效率高、响应时间短、颜色可变、适用性强、节能环保等优点。随着能源压力和环境污染日益加重， LED 作为新一代照明技术，成为当今全球社会所关注的焦点。LED 的应用也从小功率的显示、指示领域逐步应用于大功率的道路照明领域。但随着功率的增大，LED 发热量增大，结温升高，严重影响其发光效率和使用寿命。[3]