林 鹏， 刘 昕

(西安理工大学 印刷包装与数字媒体学院， 陕西 西安 710054)

UV-LED具有寿命长、可靠性好、光效高、耗电量少等优点，在UV固化领域逐渐取代传统的高压汞灯[1]。LED的光电转换效率为20%，剩余80%的电能都会转换成热量，而热量聚集在一起导致LED芯片结温升高[2]。若不能及时发散这部分热量，将会导致LED发光效率降低、显色指数下降、加速突光粉其器件的老化等一系列问题，缩短其工作寿命，因此散热的问题成为UV-LED行业的重点研究对象。

近年来，Hao等[3]研究自然对流下针翅式散热器的热性能，发现1～5 W热耗条件下，翅片倾角为0°时散热性能最好，并发现可以通过增加辐射换热来增强传热。Jasim[4]对散热器进行热性能改进，将板翅式和针翅式翅片进行融合，在自然对流下测试发现，该散热器传热增加41.6%，热阻降低12%。Jeong等[5]提出自然对流条件下，在散热器基座和翅片开口的热性能改进方法，发现10 W热耗输入情况下，散热器热阻降低30.5%，芯片发光效率提高23.7%。以上研究均针对自然对流下较低热耗的散热情况，而实际情况是，阵列式UV-LED芯片的功率密度较大，热耗高，通常采用强制对流的方式代替自然对流进行冷却。本文对强制对流散热结构进行有限元分析，用针翅式散热片代替传统板翅式散热片，在高功率热耗条件下优化改进散热器的结构参数，增强散热器的散热性能，对UV-LED的散热系统的实际应用提供一定的指导意义。

1 理论分析

热量传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射，在流体与固体之间的传热方式主要是热对流和热传导两种方式。……