燈具散熱
關注創建者：簡單_1863 創建時間：2020-08-24
燈具散熱的實例教程
結構1
散熱結構：齒高是13mm;齒厚為1mm；間隙為2mm;
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度122℃。
ANSYS分析結果：130.5℃。
結構2
散熱結構：散熱齒上面中間挖槽。挖了10條寬8mm深4.5mm的槽。
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度137℃(溫度上升了15℃）。
結構3
散熱結構：散熱齒整體降低4.5mm，散熱齒高度8.5mm。
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度160℃(溫度上升了38℃）。
最終得出結果：結構1散熱齒高度最高不挖槽的散熱結構散熱的效果最好。
展開 10顆燈珠，每顆燈珠功率50W。SWSIMULATION熱力分析，設置接觸面熱量500W，對流設置所有面對流25W/（m^2*k）。環境溫度設為313K，約40攝氏度。
對流換熱系數：
空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）
氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）
按上述條件：最高溫度是113.5℃
（熱量的方向選擇，選擇反向500w的制熱變成了-500w的制冷了。）
如圖，建立分割面，十個小燈珠分別50W熱量計算。
得出的結論：最高溫度能到達844℃。
熱對流面只設置為外表面，得出的結論。
得出結果：最高溫度處都940℃。
就因為從整個面的發熱，分割成幾個小塊兒的發熱環境，最終的溫度就會有很大的差距。
選用50W小燈珠，發熱量在20W左右。采用最后參數，重新計算。
得出的結論：最高溫度能到達361℃。
展開 燈殼散熱，參數10顆燈珠，每顆燈珠設定50W完全用于發熱。
選用AL材料，對流系數是曲線值。在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。
環境一：
設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
劃分網格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設為22℃或者40℃結果最高溫度是130℃。
按照氣體強制對流設置參數80W/m^2*℃，結果最高溫度在75℃。
強制對流，發熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對流，發熱功率20W，最高溫度76℃。
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結構二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計算結果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設置氣體強制對流系數80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
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知道了光衰產生的原因，那要延長LED燈具的壽命就好辦了。雖然光衰是一定的，但光衰的大小我們是可以控制的。延長LED燈具的壽命，把光衰降到最小，應做到以下幾點：
挑選質量好的LED燈具
首先，我們應盡量挑選質量和散熱性能較好的LED燈具。在使用過程中也應盡量減少燈具的工作負荷，才能延緩光衰速度，延長燈具壽命。
正確安裝
正確安裝室內燈具是延長燈具使用壽命的前提
如果安裝不正確，燈具很容易壞掉，有時候甚至發生爆裂，短路起火，非常的危險。例如：衛生間的燈須裝防潮類的燈具，廚房的燈應特別注意防油煙和水汽。
避免頻繁開關燈
家庭中室內燈具在使用要注意，不要頻繁地開和關，因為燈具在頻繁啟動的瞬間，通過光源的電流都大于正常工作時的電流，使得燈絲溫度急劇升高加速升華，從而會大大減少其使用壽命。
定期檢查
定期的對室內燈具進行檢查，尤其是吊燈。一方面檢查線路是否有老化，另一方面要檢查吊燈的懸掛是否安全，吊燈都是懸掛在重要位置或人來人往較多的地方，其安全穩固性應是第一位的。
展開 第二部分是散熱器，它將來自熱源的能量傳遞到散熱裝置上，這個部分通常伴隨著周圍空氣的自由對流或強制對流。位移第一和第二部分之間的第三部分承擔機構連接、電氣隔離以及熱傳遞的任務。這看起來似乎有些沖突，因為大多數具有良好導熱特性的材料通常是電的良導體。反之，大多數絕緣體材 料的隔熱性能較好。最好的解決方式是將LED與粘接在散熱片上的PCB板焊接起來。如此一來，PCB板用于電路板的原始功能就能保留下來。盡管PCB具有一定的熱傳導性，它們仍可用作隔熱層。
陶瓷散熱器CeramCool?是一種電路板與散熱器有效結合的結構，可以實現熱敏感零部件與電路的可靠散熱。它能使零部件直接或永久連接。同時，陶瓷是一種絕緣材料并可通過金屬墊片提供粘接面。用戶可以指定任意形狀的結構，這些結構甚至可以包含三維結構。這種散熱器逐漸成為一種基本的模塊并可以緊密關聯LED和其它部件。它可在不創建任何隔 熱層的情況下快速散發熱源產生的熱量。
設計概念的有效性證明
應用陶瓷的想法是在多組仿真模型中反復比對之后確定的。為了預測不同設計方案的熱特性，AltairProductDesign 研發了一種基于計算流體動力學的仿真流程和用于4W燈具散熱的、優化的陶瓷散熱器。研發過程中考慮了制造工藝要求。優化的結構使得4W的LED工作時最大溫度低于60℃，并且通過了物理實驗驗證。這一方案具有方形的外形(38mmx38mm x24mm)，而且在較大空間中包含細長的片狀物。在鋁制同種結構（PCB上安裝LED）上將比它高出很多。根據PCB不同的熱傳導率（從λ=4W/mK到1,5W/mK），溫度將上升6K到28K。對LED來說，熱點區域即使是6K的溫度降低，也會對其 應力減少產生重大的影響。
概念靈活性
大多數CeramCool?
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燈殼散熱，參數10顆燈珠，每顆燈珠設定50W完全用于發熱。
選用AL材料，對流系數是曲線值。在200℃及以上的熱導率是170W/m^2*K。
環境一：
設定環境溫度40℃，自然對流系數25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內側面的所有外側面。
發熱量在10個小燈珠區域，總計設為500W。熱對流只設置在外表面。對流系數25W/m^2*℃。
劃分網格，求解最高溫度。
SWSIMULATION熱力分析：
10顆燈珠，每顆燈珠功率50W（每秒50J）。
對流設置所有外接觸面（選擇對流面時取消內壁），對流系數設置25W/（m^2*k）。對流換熱系數：空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）；氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）；
環境溫度設為313K，約40攝氏度。
SW設置材料為鋁合金6061，材料熱導率是170W/m^2*K。
ANSYS
10顆燈珠，每顆燈珠功率50W。SWSIMULATION熱力分析，設置接觸面熱量500W，對流設置所有面對流25W/（m^2*k）。環境溫度設為313K，約40攝氏度。
對流換熱系數：
空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）
氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）
按上述條件：最高溫度是113.5℃
（熱量的方向選擇，選擇反向500w的制熱變成了-500w的制冷了
LED燈具的散熱方式分為兩大類：主動式散熱和被動式散熱。常見的主動式散熱有：風冷散熱，液冷散熱，壓縮機制冷散熱，電子制冷散熱。被動式散熱主要的兩種方式是肋片散熱和熱管散熱。被動式散熱是目前LED燈具采用最廣泛的一種散熱方式，LED 燈封裝結構里包含有燈珠、散熱墊、熱沉、散熱器以及導熱硅膠墊。由于這些封裝材料的導熱系數低，熱阻大，導致散熱成為一大瓶頸。優異的高導熱材料是解決電子器件和設備散熱的關鍵。
為了預測不同設計方案的熱特性，AltairProductDesign 研發了一種基于計算流體動力學的仿真流程和用于4W燈具散熱的、優化的陶瓷散熱器。研發過程中考慮了制造工藝要求。優化的結構使得4W的LED工作時最大溫度低于60℃，并且通過了物理實驗驗證。這一方案具有方形的外形(38mmx38mm x24mm)，而且在較大空間中包含細長的片狀物。在鋁制同種結構（PCB上安裝LED）上將比它高出很多。
不同的模型都有個相對合理的計算域，如自然散熱的燈具而言，建議重力反方向留2個燈具高度，重力方向1個燈具高度，四周方向每邊留0.5個燈具寬度。若其他的分析類型，可自行進行計算域尺寸無關性的計算。
對于內部流動，如果考慮固體內熱傳導，計算域的邊界自動包圍整個模型，如果不考慮固體內熱傳導，則計算域的邊界僅包圍模型的流體通道。
（2）LED燈具散熱性能
· 散熱性能越好，LED工作溫度越低，光衰越小，LED壽命就越長。
驅動器損壞
LED燈珠要求在直流低電壓（20V以下）工作，但我們平時的市電是交流高電壓（交流220V）。把市電變成燈珠需要的電，就需要一個裝置，叫做“LED恒流驅動電源”。
理論上來講，只要驅動器的參數與燈珠板相匹配，就可以持續供電、正常使用。
為了預測不同設計方案的熱特性，Altair ProductDesign研發了一種基于計算流體動力學的仿真流程和用于4W燈具散熱的、優化的陶瓷散熱器。研發過程中考慮了制造工藝要求。優化的結構使得4W的LED工作時最大溫度低于60℃，并且通過了物理實驗驗證。這一方案具有方形的外形(38mm x 38mm x 24mm)，而且在較大空間中包含細長的片狀物。
為了預測不同設計方案的熱特性，Altair ProductDesign研發了一種基于計算流體動力學的仿真流程和用于4W燈具散熱的、優化的陶瓷散熱器。研發過程中考慮了制造工藝要求。優化的結構使得4W的LED工作時最大溫度低于60℃，并且通過了物理實驗驗證。這一方案具有方形的外形(38mm x 38mm x 24mm)，而且在較大空間中包含細長的片狀物。
