大功率LED平板型翅片散热器的优化设计Optimization design of high-power LED with flat fin heat-sink
李红月,张建新,牛萍娟,王景祥
摘要(Abstract)：
针对一款阵列型大功率LED投光灯的散热特点,使用计算流体力学软件Icepak,仿真模拟其关键散热部分,并应用中心组合设计及响应面分析法对平板型散热器进行了优化;选取翅片高度、翅片间距和翅片厚度为3个响应因子,散热器的温度为响应值;运用Design Expert 8.06软件对数据进行分析和优化计算,得到了三因子与散热器温度的回归方程以及三因子之间相互作用的三维响应面图.结果表明:三因子的最佳取值为翅片高度23.92 mm,翅片间距5.99 mm,翅片厚度1.03 mm,在此条件下散热器温度为45.182 2℃,与Icepak模拟仿真值相比,误差仅为+0.575%;说明使用此方法求得平板型散热器优化的数学模型是可行的.
关键词(KeyWords)： 大功率LED;翅片散热器;中心组合;自然对流;Icepak
基金项目(Foundation): 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2010AA03A1A7);; 科技型中小企业技术创新资金(132XCXGX31700)
作者(Author): 李红月,张建新,牛萍娟,王景祥
参考文献(References)：
- [1]苏达,王德苗.大功率LED封装散热技术研究[J].半导体技术,2007,32(9):742-749.
- [2]黄建胜,李东哲,蔡瑞益.散热翅片几何尺寸对高功率LED模组热传性能之研究[J].先进工程学刊,2008,3(3):235-240.
- [3]杨传超,王春青,杭春进.大功率LED多芯片模块水冷散热设计[J].电子工艺技术,2010,31(5):253-274.
- [4]ARIK M,SETLUR A,WEAVER S,et al.Chip to system levels thermal needs and alternative thermal technologies for high brightness LEDS[J].Journal of Electronic Packaging,2007,129(3):328-338.
- [5]余桂英,朱旭平,胡锡.一种高功率LED射灯的散热设计与实验研究[J].半导体技术,2010,35(5):443-446.
- [6]SCHUBERT E F,KIM J K.Solid-state light sources getting smart[J].Science,2005,308(5726):1274-1278.
- [7]王乐,吴珂,俞益波,等.自然对流条件下LED阵列散热器改进研究[J].光电子·激光,2011,22(3):338-342.
- [8]HARAHAP F,SETIO D.Correlations for heat dissipation and natural convection heat-transfer from horizontally-based,vertically-finned arrays[J].Applied Energy,2001,69(1):29-38.
- [9]孙鹏,裴国亮,孙先锋.中心组合设计优化酶法提取胖大海多糖工艺[J].食品工业科技,2013,34(2):269-272.
- [10]张建新,牛萍娟,李红月,等.基于等效热路法的LED阵列散热性能研究[J].发光学报,2013,34(4):516-522.
- [11]任露泉.回归设计及其优化[M].北京:科学出版社,2003:39-209.
- [12]MONTGOMERY Douglas C.Design and Analysis of Experiments[M].New Jersey:John Wiley&Sons Ltd,2009:296-313.