热电制冷LED自然对流散热的设计与优化

• 作者: 张建新 李海林 杨庆新 薛亮 韩变华 马楷
• 来源期刊: 发光学报
• 学科: 工学
• 关键词: LED散热 热电制冷 自然对流 等效热路法 优化
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 器件制备及器件物理
• 页码范围: 523-533
• 页数: 11页
• 分类号: TN312.8|TN305.94
• 字数: 5446字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/fgxb20183904.0523

摘要

为提升高热流密度下LED灯具的自然对流散热性能,以一款基于热电制冷(TEC)的单颗LED小型灯具模组为研究对象,在采用实验测量和回归拟合准确获得TEC性能参数的基础上,建立了有无TEC参与散热的等效热路模型,并选择合理的数学公式对其进行性能描述,进而遵循本文设计的计算流程快速得到各种散热性能数据.LED模组的散热分析表明:在恒定的LED热功率下,施加最佳的TEC电流可获得最高的散热性能;LED热功率越低,安装TEC的散热性能越比常规方法优异.经遗传算法优化前后的性能对比分析表明:优化后结构中TEC的合理工作区明显增大,能满足LED更高功率的散热需求;当LED为0.493 W时,优化后结构的最佳结温仅为15.66 ℃,远低于30 ℃的环境温度.基于TEC实验数据建立的等效热路模型,能为装配TEC的LED模组提供快速完整的散热设计分析与结构优化的合理方案.