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          環(huán)境溫度及風(fēng)速對(duì)LED照明產(chǎn)品散熱的影響分

          作者: 時(shí)間:2012-07-27 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          前言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/200231.htm

          技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用起到了極大的促進(jìn)作用,大功率的開(kāi)發(fā)成為熱點(diǎn)。但是,由于本身發(fā)熱量較大,并且屬于溫度敏感器件,結(jié)溫升高會(huì)影響LED的光效、光色(波長(zhǎng))、色溫、光形(配光)、正向電壓、最大注入電流等光度、色度和電氣參數(shù)以及可靠性等,因此,散熱設(shè)計(jì)是LED開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

          目前LED大多采用自然對(duì)流冷卻(散熱)方式。相對(duì)于強(qiáng)制對(duì)流冷卻方式,自然對(duì)流冷卻的電子產(chǎn)品其輻射換熱量所占比例較大,其散熱受環(huán)境的影響也較大。所以,分析(對(duì)熱輻射影響較大)及對(duì)自然對(duì)流冷卻的LED照明產(chǎn)品散熱的影響十分重要,對(duì)LED照明產(chǎn)品的熱分析及熱測(cè)試都具有重要的意義。

          1、熱仿真模型

          本研究所采用的熱仿真模型如圖1所示。

          熱仿真條件如下:

          :25.0oC;

          熱輻射背景溫度:25.0~C;

          LED熱源模型用紫銅(導(dǎo)熱系數(shù):398W/(m ·K))圓柱模塊代替,發(fā)熱量4.25W;

          1.jpg

          LED基座和散熱器材料都為鋁合金AA6063(導(dǎo)熱系數(shù):201W/(m·K));基座外圓柱面與散熱器內(nèi)圓柱面貼合,不考慮兩者之間的接觸熱阻;

          另外,圖1(f)和圖1(g)中產(chǎn)品的上、下端蓋材料為塑料,導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)為0.3 W/(m·K)。

          2 對(duì)LED照明產(chǎn)品散熱的影響

          改變熱仿真模型中的材料發(fā)射率以及散熱器結(jié)構(gòu),進(jìn)行熱仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表1所示。

          2.jpg

          從表1的數(shù)據(jù)可以得到以下結(jié)論:

          (1)對(duì)于實(shí)驗(yàn)1,材料表面發(fā)射率為0,即不考慮熱輻射。此時(shí),隨著環(huán)境溫度的升高,熱源與環(huán)境間的溫差有所增大。原因是由于隨著環(huán)境溫度的升高,空氣的屬性會(huì)有一定的變化,會(huì)引起對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的降低。

          例如,對(duì)于大空間自然對(duì)流傳熱,水平板熱面向上與向下的情形,均勻加熱條件下平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算式如下(1)

          其中,h為對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),w/(m² ·K);Nu為努賽爾數(shù);Gr為格拉曉夫數(shù),表示浮升力與粘性力的比值;λ為空氣的導(dǎo)熱系數(shù),w/(m ·K);L為特征長(zhǎng)度,m;Pr為空氣普朗特?cái)?shù); 為空氣的體積膨脹系數(shù),1/K;q為對(duì)流傳熱表面的熱流密度,w/m²; 為空氣的運(yùn)動(dòng)粘度,m/s² ;曰、m為常數(shù)。

          隨著環(huán)境溫度升高,空氣的Pr、 αν=1/T 減小,A、ν增大,其余參數(shù)大小不變,所以導(dǎo)致Nu減小,即表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h減小。

          (2)隨著環(huán)境溫度的升高,照明產(chǎn)品外表面輻射換熱量逐漸增大,輻射換熱有所強(qiáng)化,輻射換熱量占熱源總熱量的比例逐漸增大,見(jiàn)圖2。


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