集成式大功率LED路灯散热器的结构设计

从表2可以看出， 翅片数目对芯片结温的影响最大， 翅片高度次之， 以后依次为基板长度、基板厚度、翅片厚度及基板宽度。即A > B > E > D > C > F。

翅片厚度对散热器质量影响最大， 翅片高度次之， 以后依次为翅片的数目、基板长度、基板宽度、基板厚度。即C > B > A > E > F > D。

根据分析结果绘制各个因素不同水平对温度目标的影响图， 如图4示。

根据质量公式可知， 各个参数在其他参数不变的情况下， 参数取值与质量结果成正比关系， 取值越大， 质量越大， 所以不再绘制曲线图。

图4 六个因素不同水平对芯片最高温度的影响

由极差分析结果可以得知不同的因素对两个目标的影响是不同的， 同一因素对于两个目标影响也不同。因此对于不同因素数值的选取应本着芯片最高温度保持最低为主要目标， 散热器质量最小为次要目标的原则进行。例如翅片厚度对芯片最高温度影响排在了第六位， 对质量的影响却是最大的。因此可以选择较小的翅片厚度， 在尽量不升高温度的同时， 使质量降低。

在25次的实验当中， 可以得知第25 次时， 即A5B 5C 4D3E 2F 1时， 效果最好。此时温度为59. 61 ℃ ，散热器质量为1. 61 kg， 结果如图5示。优化以后的结果为A5B 5C1D 5E5F 1。经验证， 此种情况下温度可以降到58. 09 ℃ ， 散热器质量降到0. 98 kg。结果如图6示。

可见通过正交分析达到了双目标优化设计的目的。

图5 A 5B 5C4D 3E 2F 1散热结构下的稳态温度场。

图6 A 5B 5C1D 5E 5F 1散热结构下的稳态温度场。

2 结论与展望

本文通过采用正交试验法和仿真模拟实验相结合对集成大功率光源LED路灯散热器进行了研究，用较少次数的仿真实验， 获得能基本上反映全面情况的试验资料， 并研究不同参数对LED散热及质量的影响的程度， 进而得到一组优化的参数组合。这种优化方法对其他翅片形式同样适用， 对大功率集中式热源LED灯具的推广应用具有重大的意义。