摘要：本文以160W空腔型LED路灯为模型，对其散热结构系统进行实验情况分析，结合实验数据，进而针对空腔内外空气的速度场、温度场及LED芯片在导热板上的温度场分布进行数据模拟分析，探索空腔型LED路灯散热结构的优化方案。

    0 引言
    热量传递有热传递、热对流和热辐射三种方式，在LED路灯散热系统里，热传导效果最佳，对流次之，辐射较差。在设计LED灯具散热机构时，首先应考虑LED灯具的使用环境，也即在繁华的马路上，恶劣的户外环境，8～12m高的灯杆上，在这种使用环境中，空腔型结构比翅片式散热结构具有明显优势，可避免灰尘、树叶、鸟粪等杂物长期沉积在散热片上造成的阻热作用。
    在LED散热结构的优化研究中，Vitor A.F.Cosata等运用CFX研究了散热器的长度、宽度、高度对LED热阻和结温的影响，并进行了优化。梁才航等运用Ansys leepak软件研究了LED散热器的翅片高度、厚度、间距对LED结温的影响，结合金属热强度指标对各几何参数进行优化。本文通过实验数据和速度场、温度场模拟数据分析方法，对空腔型LED路灯散热结构系统进行分析，探索改良散热结构方案，对行业内共同面对的问题进行探索。

    1 空腔型LED路灯模型各部件的基本参数
   （1）支承散热板：其外形尺寸为526 mm×586 mm×8.3 mm，支撑散热板几何结构见图1。用以安装反光器与固定芯片。后续讨论中热物性参数采用标准铝热导率，即237 W/（m·K ）。

   （2）散热边框：挤拉铝，外表面有凹凸槽，厚度为2.5 mm。导热参数选用为AA6063型合金，其热导率为201 W/（m·K）。吸热板与散热边框采用铝条焊接，三处正反面全焊接。
   （3）芯片数据：美国普瑞芯片（Bridgelux）。芯片光效是120lm/W，其工作过程中有约10%～15％的电能转换成光能，结温最大为150℃，最大电流700 mA、40 W集成热阻为10℃/40 W。
   （4）散热过程中其他部分材料的热物性参数：
    导热硅胶导热系数：3.0 W/（m·K）；
    空气导热系数：0.023 W/（m·K）。
    2 空腔型路灯散热系统实验情况分析
    空腔型LED路灯的散热性能通过工作条件下的实验来进行测试分析，实验分为基准实验与稳态实验两个部分。

    2.1基准实验
    基准实验主要通过改进优化现有的实验装置，对该实验测试系统进行测试与调试并对空腔型LED路灯进行基准实验，以提供相应的参考数据。
    实验包括测试系统校验，基准数据采集，启动数据采集，运行数据采集等部分。实验的测试装置经过改进与重新标定，由20支热电阻、2支热电偶与2支温度计组成，测量考虑其相互验证的作用，
    温度测量部位包括：LED芯片集成铜基板上侧弧形处，铜铝交界面（芯片与支承散热板的接触面），支承散热铝板，边框，驱动电源，上灯盖等。
    各温度测量点分布如图2所示，温度计测量的参数是稳定后的实验房间内温度。

    实验所得结果汇总如表1。

    由于LED芯片在实际工作中电压等参数并不是标准状态下的额定工作参数，所以在进行测试4与测试5温度数据采集的同时额外了采集了LED芯片与驱动实际电压、电流等工作参数。通过对实际工作中LED芯片的工作参数的测量，精确地获取发光芯片的实际工作状况，并为后续的数值模拟提供实际工作数据。

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