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ANSYS Icepak应用于LED球泡灯的散热模拟计算

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当前,LED球泡灯越来越多地替换了高热耗低效率的传统球泡灯。与传统球泡灯不同,LED球泡灯散发的光更加柔和,但是其功率仅仅是传统球泡灯的一部分(可以减少82%的能源消耗,且其寿命超过传统灯泡的25倍)。

对球泡灯设计而言,一个最重要的方面是散热器的设计。通常散热器由压铸铝制造(因为它的形状比较复杂),但是压铸铝的导热率比较低。因此散热器经常被设计成体积笨重的模型。如果使用高密度铸铝(导热率与铝型材接近)来制造散热器,可以改进LED球泡灯的热可靠性。

挑战:LED球泡灯的散热器通常需要考虑美观等要求。对不同的散热器进行必要的简化(不影响其散热性能,比如删除小尺寸倒角、安装孔等等),使用热分析软件建立相应的CFD热仿真模型,详细捕捉异形复杂的散热器几何结构,进行CFD分析计算,可以预测洞悉LED球泡灯的热流特性。

结果:在热分析软件Icepak中,分别设置散热器模型为压铸铝和高密度铸铝(HDDC),进行两种工况的CFD模拟计算,可以发现,如果散热器使用压铸铝,则模型最高温度为137C;如果散热器使用高密度铸铝,则模型最高温度为127C,降低了10C。

压铸铝散热器计算结果

高密度铸铝散热器计算结果

使用Icepak进行热仿真时,必须建立准确的散热器热模型,促使网格精确捕捉散热器复杂的细节特征,才能得到LED球泡灯准确的CFD计算结果。

将优化后的散热器放置在更高热耗的球泡灯上,可以发现,LED球泡的热性能仍然低于LED灯珠的最高限制。如果在LED铝基板(PCB板)与铸铝散热器之间添加导热垫片,LED球泡灯的温度可以更低,热可靠性更高。

另外,AAVID使用Icepak对某植物生长照明LED灯进行了热仿真优化计算,通过计算,发现其温度较高,LED的寿命减少。

对LED灯珠和电源驱动进行了优化设计,使得其寿命达到10年以上。

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首次发布时间:2019-01-24
最近编辑:5年前
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