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LED路灯散热器自然对流研究

作　者: 陈启勇
导　师: 何川
学　校: 重庆大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 大功率LED 散热数值模拟自然对流大空间
分类号: TM923.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,环保与发展问题成为当代世界的核心问题。在节能减排的大背景下,绿色经济成为可持续发展的新兴产业。LED作为革命性新型节能环保光源是世界各国和地区都高度关注的战略产业。大功率LED路灯如果散热不好,将会使LED的发光效率变低,寿命减短,LED芯片、荧光粉、封装材料的光电特性产生严重变化,因此散热问题是推广LED路灯需要解决的关键技术之一。本文对目前大功率LED路灯主流型铝制散热器自然对流散热性能进行了实验研究。并采用CFD软件建立了三维物理模型,采用整场离散,整场求解法对散热器在大空间中自然对流换热过程进行了耦合数值计算,得到了散热器热平衡时稳定的温度场和周围冷却空气流动的矢量场。数值计算结果和实验结果误差在2%内,保证了数值计算的可靠性。研究发现,散热器在大空间中自然对流换热时,周围的冷空气被散热器加热后在浮力的作用下自然上升,旁边的冷空气补充进来,不断循环把热量带走的过程中,在散热器上方形成了一个小速度漩涡区,阻碍了周围空气进入散热器肋片中间的槽道,不能与肋片进行充分的自然对流换热。本文针对散热器的温度场和散热器周围冷却空气流动的特点,提出了一种透空型结构设计,在散热器基板底面中间和两端开槽。改变空气扰流冷却散热器的流动方向,可以使空气在散热器中部实现上下流通,不仅可以破坏散热器上面的小速度漩涡区域,还提高了散热器周围的空气流动速度,增大了冷却空气流通量。在50W同等功率下,透空型LED路灯散热器基板底面最高温度比原模型降低了5度,散热器平均换热系数也由7.2W/(m~2·K)提高为8.5 W/(m~2·K),显著提高了大功率LED路灯散热器的散热能力。

LED路灯散热器自然对流研究

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