文章以200WLED路灯为模型,提出了一种新型的翅片散热器,应用ANSYS并结合正交设计法对散热器进行了温度场的模拟。通过分析翅片厚度、翅片间距、翅片外轮廓半径、基板厚度等结构参数对散热器温度场的影响,得到了最优的参数组合,使LED的温度满足要求,并且使散热器的质量较轻。
3.2试验结果分析
试验结果如表2所示。
表2 试验结果表
利用极差分析法对表2中的正交试验模拟结果进行分析,见表3至表6。
在模拟的范围内,通过表3~表6各个因素对试验指标的极差,可以知道散热器各结构参数对其质量和散热性能的影响大小情况。各因素对散热器质量影响的主次顺序为:翅片厚度、基板厚度、翅片外轮廓半径和翅片间距;各因素对散热器最高温度影响的主次顺序为:翅片间距、翅片厚度、翅片外轮廓半径和基板厚度。
通过表3-表6各个因素不同水平下试验指标的平均值,可以确定各因素的优化水平组合。对于散热器质量这个试验指标,其最优化水平组合为:A1 B3 C1 D1;对于散热器最高温度这个试验指标,其最优化水平组合为:A1 B1 C3 D1。
表3 翅片厚度对试验指标的极差分析表
表4 翅片间距对试验指标的极差分析表
表5 翅片外轮廓半径对试验指标的极差分析表
表6 基板厚度对试验指标的极差分析表
以上2个指标单独分析出的优化水平组合不完全一样,对于因素A和D,毫无疑问,取A1和D1;对于因素B,其对散热器最高温度的影响排在第1位,对散热器质量的影响排在最后,因此B因素取B1;对于因素C,其对散热器质量和最高温度的影响次序是一样的,但是当C因素取C1时,散热器质量比取C3时降低了3.1%,而散热器最高温度升高了1.2%,故C因素取C1。综上所述,各因素的最优水平组合为A1 B1 C1 D1,也就是表2中的第1号模型结构。图4所示为A3 B2 C1 D3组合的散热器温度场分布图,其他组合的分析类似。
图4 A3 B2 C1 D3组合的温度场分布/K
4 结论和展望
通过ANSYS有限元热分析并结合正交试验法,分析不同结构参数对分布式高功率LED路灯散热器的稳态温度场的影响,得到了较优的参数组合。这不仅保证了散热器的散热效果,而且还可以帮助企业降低其成本,获得更好的经济效益。因此这种优化方法对于推广LED灯具具有非常重要的作用和意义。
编辑:Cedar
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