王明霞　周俊杰

摘 要： LED照明灯具由于本身体积小功率大，在工作时释放大量热量，影响其发光效率和使用寿命，散热问题一直是LED照明灯具的一个棘手问题。因此使用专门的热分析软件ANSYS Icepak对大功率LED照明灯具的散热问题进行探讨。通过数值模拟，探讨模型内的温度、速度和压力分布，以及基板的温度和压力云图，结果得出在初始风扇风速为0.005 kg/s，翅片厚度为0.018 m，翅片行间距为0.014 m时，LED关键元件基板的最高温度约为81.30 ℃，并得出风扇中心截面的温度、压力及速度的分布云图，以及该截面[y]方向中心线上的温度、压力及速度的变化曲线，反映了多排阵列大功率LED工作时的散热情况。

关键词： LED照明灯具； 多排阵列； Icepak； 数值模拟； 热分析

中图分类号： TN312+.8?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）07?0138?04

Abstract： The LED lighting lamps release great heat while working due to its small size and large power， which affects on the luminous efficiency and service life， so the heat dissipation problem is a thorny issue of LED lighting lamps all the time. The heat dissipation problem of high?power LED lighting lamps is discussed with thermal analysis software ANSYS Icepak. The temperature， velocity and pressure distribution in the model， and temperature and pressure contours of the substrate are discussed by means of numerical simulation. When the original fan flow rate is 0.005 kg/s， fin thickness is 0.018 m and fin row?space is 0.014 m， the highest temperature of LED′s key element substrate is about 81.30 ℃. The temperature， pressure and velocity contours of the fans center section， as well as the temperature， pressure and velocity change curves of the center line along [y] direction are obtained， which reflect the heat dissipation situation of the multi?row array high?power LED while working.

Keywords： LED lighting lamp； multi?row array； Icepak； numerical simulation； thermal analysis

0 引 言

大功率LED以其体积小、效率高、寿命长、节能、环保等特点受到国内外研究者的青睐。随着LED芯片的输入功率不断增大，LED的热量累积越来越多，由于温度升高而产生的热效应逐渐明显，从而影响到LED的使用寿命和可靠性。因此，对大功率LED进行合理的热设计，提高其散热能力成为亟待解决的关键技术之一[1]。

文献 [2?5]使用有限元软件对大功率LED进行散热设计与仿真分析，对散热片、铜基板、氧化铝层等元件的材料、厚度及翅片疏密程度进行优化。聂宇宏等通过实验和数值模拟[6]，研究了不同功率下家用LED灯翅片散热器内的温度分布、表面传热系数等换热性能。文献[7?9]从改进LED结构角度来解决散热问题。指出采用导热性能优良的封装材料是提高散热效率的重要途径，并对密封材料，键合材料，散热基板对散热的影响作了详细的分析。……