集成式大功率LED路燈散熱器的結構設計

從表2可以看出， 翅片數目對芯片結溫的影響最大， 翅片高度次之， 以后依次為基板長度、基板厚度、翅片厚度及基板寬度。即A > B > E > D > C > F。

翅片厚度對散熱器質量影響最大， 翅片高度次之， 以后依次為翅片的數目、基板長度、基板寬度、基板厚度。即C > B > A > E > F > D。

根據分析結果繪制各個因素不同水平對溫度目標的影響圖， 如圖4示。

根據質量公式可知， 各個參數在其他參數不變的情況下， 參數取值與質量結果成正比關系， 取值越大， 質量越大， 所以不再繪制曲線圖。

圖4 六個因素不同水平對芯片最高溫度的影響

由極差分析結果可以得知不同的因素對兩個目標的影響是不同的， 同一因素對于兩個目標影響也不同。因此對于不同因素數值的選取應本著芯片最高溫度保持最低為主要目標， 散熱器質量最小為次要目標的原則進行。例如翅片厚度對芯片最高溫度影響排在了第六位， 對質量的影響卻是最大的。因此可以選擇較小的翅片厚度， 在盡量不升高溫度的同時， 使質量降低。

在25次的實驗當中， 可以得知第25 次時， 即A5B 5C 4D3E 2F 1時， 效果最好。此時溫度為59. 61 ℃ ，散熱器質量為1. 61 kg， 結果如圖5示。優化以后的結果為A5B 5C1D 5E5F 1。經驗證， 此種情況下溫度可以降到58. 09 ℃ ， 散熱器質量降到0. 98 kg。結果如圖6示。

可見通過正交分析達到了雙目標優化設計的目的。

圖5 A 5B 5C4D 3E 2F 1散熱結構下的穩態溫度場。

圖6 A 5B 5C1D 5E 5F 1散熱結構下的穩態溫度場。

2 結論與展望

本文通過采用正交試驗法和仿真模擬實驗相結合對集成大功率光源LED路燈散熱器進行了研究，用較少次數的仿真實驗， 獲得能基本上反映全面情況的試驗資料， 并研究不同參數對LED 散熱及質量的影響的程度， 進而得到一組優化的參數組合。這種優化方法對其他翅片形式同樣適用， 對大功率集中式熱源LED燈具的推廣應用具有重大的意義。