集成式大功率LED路燈散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從表2可以看出， 翅片數(shù)目對(duì)芯片結(jié)溫的影響最大， 翅片高度次之， 以后依次為基板長(zhǎng)度、基板厚度、翅片厚度及基板寬度。即A > B > E > D > C > F。

翅片厚度對(duì)散熱器質(zhì)量影響最大， 翅片高度次之， 以后依次為翅片的數(shù)目、基板長(zhǎng)度、基板寬度、基板厚度。即C > B > A > E > F > D。

根據(jù)分析結(jié)果繪制各個(gè)因素不同水平對(duì)溫度目標(biāo)的影響圖， 如圖4示。

根據(jù)質(zhì)量公式可知， 各個(gè)參數(shù)在其他參數(shù)不變的情況下， 參數(shù)取值與質(zhì)量結(jié)果成正比關(guān)系， 取值越大， 質(zhì)量越大， 所以不再繪制曲線圖。

圖4 六個(gè)因素不同水平對(duì)芯片最高溫度的影響

由極差分析結(jié)果可以得知不同的因素對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的影響是不同的， 同一因素對(duì)于兩個(gè)目標(biāo)影響也不同。因此對(duì)于不同因素?cái)?shù)值的選取應(yīng)本著芯片最高溫度保持最低為主要目標(biāo)， 散熱器質(zhì)量最小為次要目標(biāo)的原則進(jìn)行。例如翅片厚度對(duì)芯片最高溫度影響排在了第六位， 對(duì)質(zhì)量的影響卻是最大的。因此可以選擇較小的翅片厚度， 在盡量不升高溫度的同時(shí)， 使質(zhì)量降低。

在25次的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中， 可以得知第25 次時(shí)， 即A5B 5C 4D3E 2F 1時(shí)， 效果最好。此時(shí)溫度為59. 61 ℃ ，散熱器質(zhì)量為1. 61 kg， 結(jié)果如圖5示。優(yōu)化以后的結(jié)果為A5B 5C1D 5E5F 1。經(jīng)驗(yàn)證， 此種情況下溫度可以降到58. 09 ℃ ， 散熱器質(zhì)量降到0. 98 kg。結(jié)果如圖6示。

可見(jiàn)通過(guò)正交分析達(dá)到了雙目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

圖5 A 5B 5C4D 3E 2F 1散熱結(jié)構(gòu)下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。

圖6 A 5B 5C1D 5E 5F 1散熱結(jié)構(gòu)下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)。

2 結(jié)論與展望

本文通過(guò)采用正交試驗(yàn)法和仿真模擬實(shí)驗(yàn)相結(jié)合對(duì)集成大功率光源LED路燈散熱器進(jìn)行了研究，用較少次數(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)， 獲得能基本上反映全面情況的試驗(yàn)資料， 并研究不同參數(shù)對(duì)LED 散熱及質(zhì)量的影響的程度， 進(jìn)而得到一組優(yōu)化的參數(shù)組合。這種優(yōu)化方法對(duì)其他翅片形式同樣適用， 對(duì)大功率集中式熱源LED燈具的推廣應(yīng)用具有重大的意義。