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LED灯具散热建模仿真关键问题研究

2013-10-19 00:01
路过的码农
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  本文综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题,并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明,该方法对室内照明LED灯具能进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对LED灯具开发设计具有重要参考价值。

  0 引言

  LED属于半导体发光器件,受目前LED芯片的生产制造水平限制,LED高功率产品输入功率仅有约20%~30%转换为光能,剩下的70%左右均转换为热能。结温升高会影响LED的寿命、光效、光色(峰值波长)、色温、配光、可靠性、发光强度、正向电压等,而这些均是影响照明质量的重要因素。

  为了控制LED灯具的温升,保证灯具的寿命和可靠性,国内外学者针对照明用LED灯具散热设计的相关研究已有不少,尤其是利用有限元流体力学CFD仿真软件进行散热模拟仿真分析,可以全面分析LED灯具的热传导、热对流及热辐射,分析求解LED灯具内外的温度场和流场等,非常适用于目前LED照明灯具散热模拟仿真。

  本文将从边界条件(环境温度、重力方向等)、热阻计算、热载荷分布和形式、散热材料导热系数和辐射率等几个方面,分析LED照明灯具散热仿真建模中的关键问题,并通过实验室温度测量验证模型仿真结果的精度。

  1 边界条件

  1.1 环境温度

  仿真分析了5WHLA60LED球泡灯在环境温度分别为20、25、30、35、40、45和50℃时的温度场分布情况,图1~3给出的是LED工作温度(图中,max表示LED最高工作温度,avg表示LED平均工作温度,下同)、散热器平均温度、电源温度随着环境温度的变化而呈现出的温度变化趋势图,从仿真结果图中可以看出,LED最大温度和平均温度、散热器平均温度与环境温度呈线性变化关系,即环境温度越高,LED最大温度、散热器平均温度也越高。但它们之间关系不是纯粹的线性叠加,比例系数约为0.8.

LED灯具散热建模仿真关键问题研究

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