肋基温度,℃tf肋周围的流体温度,℃将以上各参数代入上式,经过计算得:
fФ0≈614W
效率计算公式为:ηf=
经过计算,得效率:ηf=09796
所以,需要的肋片数量N应该为:
N=≈113
结论:最少需要12块肋片才能满足散热要求。
肋片间距L≥154
其中,b肋片高度,mm
V运动粘度,m2/S
β流体膨胀系数,1/℃
Δt类比温度与环境温度之差,
Pr普朗特数,07085
将以上各参数代入上式,经过计算得:L≥15mm,取30mm。
此外,散热片在设计时应该考虑到散热片的方向,应该朝向利于空气对流的方向,利于雨水的冲洗,防止灯具上堆积灰尘,保证散热片的导热效率综上,路灯散热片外形见图2:
四、QLed软件仿真和分析
QLED是用于固态照明行业的散热设计软件。通过一步设计向导来指导用户去选择和模拟大功率LED安装在FR-4板或金属芯印制板上的散热效果。此外,用户可以无缝通过散热片和风扇来集成散热来达到最精确短暂或稳态散热模拟。用户使用QLED可以几分钟内开发、模拟和优化散热设计。
五、大功率LED路灯的温度测试
按照前述设计的各项参数,生产样灯,装配完成之后,先对其加电2小时,待其状态稳定后,用热偶电阻测得灯芯焊点温度为623℃,故灯芯结温可由下式推算:
Tj=Th+(P+θ)
f=623+125×7
=7105℃
其中,P=125W,θ=7℃/W结论,散热设计符合散热要求。
六、结论
本文主要从大功率LED的热特性着手,通过分析大功率LED的常见的散热方式及散热设计流程,总结出了大功率LED路灯的热设计理论计算方法,选取合适的简化模型,再利用QLed软件进行建模、仿真,模拟芯片工作时的温度分布,得出结论。为大功率LED路灯散热设计提供参考数据。
参考文献:
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注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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