[发明专利]一种用于LED光源散热的开缝式翅片结构参数优化的方法

说明书

本发明公开了一种用于LED光源散热的开缝式翅片结构参数优化的方法。本发明先确定结构参数与LED结温的模型关系，然后再通过算法寻出使得LED结温最小的结构参数。本发明通过部分仿真结果，利用神经网络进行数学建模，得到输入与输出的关系，再通过寻优算法进行寻优，得到最优的结构，这样不仅减少了工作量，并且可以通过数据预测未仿真的结构，使得获得的最优结构更具有说服力。

技术领域

本发明涉及LED光源散热技术领域，特别涉及到一种开缝式翅片结构参数的优化方法。

背景技术

随着LED技术的飞速发展，LED相比于普通白炽灯的优势越来越明显——节能环保、寿命长、发光效率高、性价比高等，使得LED备受关注，应用领域越来越广。但是LED发热量大，在工作过程中会使得LED结温不断升高，而高温不仅会减少LED的使用寿命，而且会使得LED的光谱发生偏移，这对LED的应用是十分致命的，散热问题成为LED产业更进一步的大障碍，国内外针对散热问题也提出了多种优化方法。

在被动散热方面，发明了多种散热结构，如板翅式散热结构、曲线型散热结构、角度型散热结构，增大了结构的散热面积，从而增强了散热性能；在授权号为CN 205669798 U的专利中，冯鹏等人设计了一种翅式散热器结构，各翅片顶端配置在同一弧面，翅片厚度设计在1.5mm—2.5mm，翅片高度在40mm—60mm，使得散热更加均匀；在授权号为CN 102661596A的发明专利中，李劲松等人设计了正六边形集簇式散热片结构，并设计成上下贯通结构，避免了涡流的出现，加快了热量的发散；在授权号为CN 201748364 U的实用新型专利中，秦彪优化了肋片的高度与肋片间隙的取值范围，并采用太阳花式散热片结构来增强自然对流效果；Kemal Furkan Sokmen等人设计了一种圆柱式翅片结构来增强散热效果，并通过计算分析得出了最优的圆柱翅片结构；王乐等人在板翅散热器的结构上进行开缝的设计，并通过实验证明了开缝式比板翅式散热效果更好，但并未在开缝式结构上进行优化设计；在主动散热方面，研究人员又发明出风冷、水冷、半导体制冷、化学制冷等方式来增强散热结构的性能。

在结构优化过程中，会获得大量的实验数据，一般都要对数据进行数学建模，得到优化参数和优化目标之间的关系，并应用优化算法来获得最优的结构参数。常用数学模型为神经网络模型，包括BP神经网络模型和RBF网络模型等。本发明采用的是RBF网络模型，它具有很强的非线性拟合能力，自学习能力强，稳定性好。在优化算法一方面，常用优化算法有梯度下降法、牛顿法和启发式优化算法。本发明采用的是粒子群算法，它实现简单、收敛速度快、精度高，满足优化的要求。

发明内容

本发明的目的，即提出一种方法可以得到最优的一种开缝翅式散热结构，解决散热不足的问题；

为实现目的，本发明所采用的技术方案：

一种开缝式翅片分布结构的散热结构，主要包括LED、黏合剂、芯片载体、MCPCB（金属印刷电路板）、散热基板和翅片。散热基板的大小在实验中是固定的，翅片以开缝的形式均匀的分布在散热基板上，一方面可以增大散热面积，同时有利于空气的流动，便于散热。

本发明基于开缝式翅片分布结构加以优化设计，优化的具体参数有翅片的数量、翅片的长、宽、高，LED结温是优化的评价指标，为了确定最优的散热结构，需先确定结构参数与LED结温的模型关系，然后再通过算法寻出使得LED结温最小的结构参数。

首先，确定翅片的数量。确定翅片数量可以确定翅片的分布结构，建立同一高度下不同翅片个数的模型，测量LED结温，再辅以不同高度下不同翅片个数与LED结温的关系，以其中LED结温最低的结构确定为所选的翅片数量以及翅片分布。