當前，LED球泡燈越來越多地替換了高熱耗低效率的傳統球泡燈。與傳統球泡燈不同，LED球泡燈散發的光更加柔和，但是其功率僅僅是傳統球泡燈的一部分（可以減少82%的能源消耗，且其壽命超過傳統燈泡的25倍）。

對球泡燈設計而言，一個最重要的方面是散熱器的設計。通常散熱器由壓鑄鋁制造（因為它的形狀比較復雜），但是壓鑄鋁的導熱率比較低。因此散熱器經常被設計成體積笨重的模型。如果使用高密度鑄鋁（導熱率與鋁型材接近）來制造散熱器，可以改進LED球泡燈的熱可靠性。

挑戰：LED球泡燈的散熱器通常需要考慮美觀等要求。對不同的散熱器進行必要的簡化（不影響其散熱性能，比如刪除小尺寸倒角、安裝孔等等），使用熱分析軟件建立相應的CFD熱仿真模型，詳細捕捉異形復雜的散熱器幾何結構，進行CFD分析計算，可以預測洞悉LED球泡燈的熱流特性。

結果：在熱分析軟件Icepak中，分別設置散熱器模型為壓鑄鋁和高密度鑄鋁（HDDC），進行兩種工況的CFD模擬計算，可以發現，如果散熱器使用壓鑄鋁，則模型最高溫度為137C；如果散熱器使用高密度鑄鋁，則模型最高溫度為127C，降低了10C。

壓鑄鋁散熱器計算結果

高密度鑄鋁散熱器計算結果

使用Icepak進行熱仿真時，必須建立準確的散熱器熱模型，促使網格精確捕捉散熱器復雜的細節特征，才能得到LED球泡燈準確的CFD計算結果。

將優化后的散熱器放置在更高熱耗的球泡燈上，可以發現，LED球泡的熱性能仍然低于LED燈珠的最高限制。如果在LED鋁基板（PCB板）與鑄鋁散熱器之間添加導熱墊片，LED球泡燈的溫度可以更低，熱可靠性更高。

另外，AAVID使用Icepak對某植物生長照明LED燈進行了熱仿真優化計算，通過計算，發現其溫度較高，LED的壽命減少。

對LED燈珠和電源驅動進行了優化設計，使得其壽命達到10年以上。

作者：王永康，安世亞太高級工程師、ANSYS Icepak產品經理

首發：仿真秀公眾