LED球泡灯方案热仿真

LED球泡灯方案热仿真分析

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Drafted by Kira_pengupdated 2011/01/17

方案总览方案一方案二方案三方案四

市场常见方案

松下方案

电源光源分体结构

电源光源分体结构

方案五

方案六

方案八

结构性能同方案四

电源光源分体结构

铝散热器内嵌方案

说明

目的：方法：

为了弄清市面各款LED灯泡结构的散热性能情况，并在此基础上研发一款散热性能领先的散热结构。

通过选取市面上通用的一款8-9wLED Bulb（方案一）为基准，在参考其结构，功耗，外形尺寸的条件下，演变出后面的方案二-六。所有的方案通过CFD进行模拟，在同一基准下进行对比，分辨各方案的优劣。

仿真可靠性：

采用CFD方真的方式进行各方案的对比，在缺少实样的情况下，虽无法精确验证仿真温度与样品实测温度的误差，但由于各方案是在同一平台同一条件下进行的CFD仿真，对于各方案的优劣对比是有效的，可以作为选择方案的参考。

CFD建模说明求解域：200mmx200mmx500mm;3边界条件：1 2为opening; 4 5 6为wall;求解器： Flow,Heat transfer,Radiation; 1 4重力

热功耗：Led x 9,P=0.56w/pcs,共5w;电源P=1.5w;其它条件： 30℃,重力-z方向；环温500 5热传导系数 (w/mk) 90 204 380 x,y(100);z(10) 380 0.2 0.2 4 0.2 4 8 2热辐射发射率 0.8 0.8 0.6 0.8 0.6 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.54 0.9 200 200 2 3 6

材料属性：

部件名称散热器散热器 LED LED PCB电源灯罩塑料内壳塑料内壳灯头座灯头座灯头灌封胶

材料名称压铸铝旋压铝铜 MCPCB铜 PC PC导热塑料 PA46 PC导热塑料 PA46 SUS304 NA

方案一60

5.电源模块

3.铝压铸散热器 6.灯头组110

1.灯罩

2.Led模块 4.塑料内壳 7.灌封胶

市场典型结构

分解图此方案分为两个部分进行对比，塑料采用普通的PC材料，其它参照“材料属性表”: A:电源无灌封胶方案； B:电源用灌封胶密封方案；

说明

方案一结果（A）

电源Tmax=95.5

比LED芯片温度高出不少；

Led Tmax=74.6

从模拟可以发现，传统结构中，因电源与led发热造成相互影响，造成电源温度明显小结论：

方案一结果（B）

电源Tmax=75.3Led Tmax=74.4

加入灌封胶后，可以发现电源温度有明显下降，降温越20℃，而LED的温度基本不小结论：

受影响。

方案二60

5.电源模块

3.纯铝散热器 6.灯头组110

2.Led模块 4.塑料内壳 1.灯罩

市场典型结构(松下结构)

分解图此方案外壳为旋压，故选用旋压铝，其余塑料部分采用普通的PC材料，其它参照“材料属性表”,考虑到复杂结构问题，不考虑灌封胶方案。

说明

方案二结果

电源Tmax=102.5

较好，故LED温度较低，但电源温度依旧居高。

Led Tmax=68.8

由于散热器材料为纯铝，热传导率高（204w/mk）,且此形状下对流条件小结论：

方案三60

5.电源模块 3.铝压铸散热器110

1.灯罩

2.Led模块

6.灯头组 4.塑料内壳

电源光源分体结构

分解图此方案散热器为压铸铝，其余塑料部分采用普通的PC材料，塑料内壳采用与散热器悬空的结构，其它参照“材料属性表”,意在与方案一(A)进行对比，不考虑灌封胶方案。

说明

方案三结果

电源Tmax=100.4Led Tmax=71.6

从结果可以发现，采用隔离方式，可以减低电源发热对LED的影响，使LED温度比小结论：

方案一（A）有所下降；但是同时电源的热无法有效的传递到铝外壳进行散热，造成电源温度升高，单纯的隔离对反而会造成电源温度升高。

方案四60

5.电源模块 3.铝压铸散热器110

1.灯罩

2.Led模块

6.灯头组 4.塑料内壳 7.灌封胶

电源光源分体结构

分解图此方案散热器为压铸铝，塑料内壳采用与散热器悬空的结构，并在塑料内壳加肋条，增加其散热面积，其它参照“材料属性表”,此方案分为三个部分进行对比： A:电源无灌封胶方案,塑料为普通PC料； B:电源用灌封胶密封方案，塑料为普通PC料； C:电源用灌封胶密封方案，塑料为散热塑料PA46;

说明

方案四结果（A）

电源Tmax=99.9Led Tmax=79

从结果可以发现，未采用灌胶方式，光是给塑料内壳增加散热肋，无法有效降低电小结论：

源温度；反而因给塑料加散热肋造成铝散热器散热面积减小，造成Led工作温度升高。

方案四结果（B）

电源Tmax=79.3Led Tmax=78.5

从结果可以发现，采用灌胶方式，给塑料内壳增加散热肋，可以有效降低电源温小结论：

度，但是塑料加散热肋造成铝散热器散热面积减小，造成Led工作温度升高；整体效果不如方案一（B）。

方案四结果（C）

电源Tmax=72.8Led Tmax=72.7

从结果可以发现，采用灌胶方式，给塑料内壳换成散热塑料PA46，可以有效降低电小结论：

源温度，Led工作温度亦有所降低，整体效果优于方案一（B）。

方案六60

7.灌封胶 5.电源模块 3.铝压铸散热器

100

6.灯头组 2.Led模块 1.灯罩 4.塑料内壳

电源光源分体结构

分解图此方案散热器为压铸铝，塑料内壳采用与散热器悬空的结构，并在塑料内壳加肋条，增加其散热面积，其它参照“材料属性表”,此方案分为两个部分进行对比： A:电源无灌封胶方案,塑料为普通PC料； B:电源用灌封胶密封方案，塑料为散热塑料PA46;

说明

方案六结果（A）

电源Tmax=97.5

当，电源温度较方案二优。

Led Tmax=68

从结果可以发现，采用结构，可以降低LED的工作温度，LED散热效果跟方案二相小结论：

方案六结果（B）

电源Tmax=69.1Led Tmax=69

从结果可以发现，采用此结构，且搭配选用散热塑料PA46，可以达到此次各方案的小结论：

最优化效果，电源与LED的工作温度都达到了比较低的温度69℃。此为最佳方案。

方案八61.6

5.灯头组

4.电源模块 3.嵌铝散热器100

2.Led模块

电源光源分体结构1.灯罩

分解图

铝合金塑料

说明

此方案散热器为压铸铝通过注塑的方式内嵌在塑料壳体内，塑料选择为PA46或普通的塑料，其它参照“材料属性表”,塑料壳内采用填充灌封胶的方式降低电源到外部的热阻。 A:塑料为PA46; B:塑料为普通PC。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hqfq.html