基于遗传算法的LED散热器设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于遗传算法的LED散热器设计方法及系统，包括：获取LED散热器的热流条件；根据热流条件确定LED散热器的努塞尔系数；获取LED灯的底面积；根据LED灯的底面积以及热流条件确定LED散热器的热阻函数；获取LED灯数量以及环境温度；根据LED散热器的热阻函数、LED灯数量以及环境温度确定LED芯片的结温函数；根据结温函数和努塞尔系数构建目标函数；根据目标函数采用遗传算法对LED散热器的结构参数进行优化，确定最优结构参数；根据最优结构参数设计LED散热器。通过本发明专利技术上述方法设计的散热器能使热流更好的散热，降低LED芯片的结温，提高LED灯具的寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于遗传算法的LED散热器设计方法及系统
本专利技术涉及散热
，特别是涉及一种基于遗传算法的LED散热器设计方法及系统。
技术介绍
随着LED灯具的广泛应用，LED灯具已成为一种有望替代白炽灯、荧光灯和卤素灯等传统光源的新型照明产品。但由于LED属于热敏感型器件，若缺乏有效的散热措施而使热量积累在内部，将直接导致结温的迅速上升，不仅能引起热应力的非均匀分布，加速芯片老化，严重缩短器件寿命，还能引起光谱偏移，以及显著降低出光强度和荧光粉激射效率等工作性能。因此，为保证LED灯具的各项优势性能，必须提升LED的散热性能以尽可能地降低LED芯片结温。在提升LED散热性能的措施中，通过采用高导热性封装基板、高效热界面填充材料、蒸汽腔以及热管等新型技术，均可以显著提升LED芯片至散热器的热传导能力。但传导出的热量最终还是需要通过散热器的肋片表面与外界空气间的热对流形式排散出LED灯体，因此如何设计出符合散热要求的散热器，以使经散热器的热对流更好的散热，降低LED芯片结温，提高LED灯具的寿命是本领域技术人员亟需解决的技术问题。...

【技术保护点】
1.一种基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述LED散热器设计方法包括：/n获取LED散热器的热流条件；所述热流条件包括空气比热容、空气动力粘度、空气热导率、空气密度和空气流动速度；/n根据所述热流条件确定所述LED散热器的努塞尔系数；所述努塞尔系数中包含有LED散热器的结构参数变量；所述结构参数变量包括所述LED散热器的基板长度、所述LED散热器的基板宽度、所述LED散热器的基板厚度、所述LED散热器的肋片间距、所述LED散热器的肋片厚度以及所述LED散热器的肋片高度；/n获取LED灯的底面积；/n根据所述LED灯的底面积以及所述热流条件确定所述LED散热器的热阻函数；所述热阻...

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述LED散热器设计方法包括：
获取LED散热器的热流条件；所述热流条件包括空气比热容、空气动力粘度、空气热导率、空气密度和空气流动速度；
根据所述热流条件确定所述LED散热器的努塞尔系数；所述努塞尔系数中包含有LED散热器的结构参数变量；所述结构参数变量包括所述LED散热器的基板长度、所述LED散热器的基板宽度、所述LED散热器的基板厚度、所述LED散热器的肋片间距、所述LED散热器的肋片厚度以及所述LED散热器的肋片高度；
获取LED灯的底面积；
根据所述LED灯的底面积以及所述热流条件确定所述LED散热器的热阻函数；所述热阻函数中包含有所述LED散热器的结构参数变量；
获取LED灯数量以及环境温度；
根据所述LED散热器的热阻函数、所述LED灯数量以及所述环境温度确定LED芯片的结温函数；所述结温函数中包含有LED散热器的结构参数变量；
根据所述结温函数和所述努塞尔系数构建目标函数；
根据所述目标函数采用遗传算法对所述LED散热器的结构参数进行优化，确定最优结构参数；
根据所述最优结构参数设计所述LED散热器。


2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述根据所述热流条件确定所述LED散热器的努塞尔系数，具体包括：
根据公式确定普朗特系数；其中，cp为空气比热容，μ为空气动力粘度，kair为空气热导率，Pr为普朗特系数；
根据公式确定雷诺系数；其中，ρ为空气密度，V为空气流动速度，μ为空气动力粘度，Re为雷诺系数，b为所述LED散热器的肋片间距，L为所述LED散热器的长度；
根据公式确定所述LED散热器的努塞尔系数；其中，NuD为所述LED散热器的努塞尔系数。


3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述根据所述LED灯的底面积以及所述热流条件确定所述LED散热器的热阻函数，具体包括：
根据公式确定所述LED灯的等效半径；其中，A1为LED灯的底面积，r1为LED灯的等效半径；
根据公式确定LED散热器基板的等效半径；其中，Abase＝W*L，Abase为LED散热器基板的面积，W为所述LED散热器的基板宽度，L为所述LED散热器的基板长度，r2为散热器基板的等效半径；
根据所述LED灯的等效半径、所述LED散热器基板的等效半径以及所述热流条件确定LED散热器的热阻函数。


4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述根据所述LED散热器的热阻函数、所述LED灯数量以及所述环境温度确定LED芯片的结温函数，具体包括：
根据公式Tj＝Ta+(Rjc+NRhs)khPd确定LED芯片的结温函数；其中，Ta为环境温度，Rjc为所述LED灯的热阻，N为LED灯数量，Rhs为所述LED散热器的热阻，kh为LED灯的热功耗系数，Pd为LED灯的负载电功率，Tj为所述LED芯片的结温函数。


5.根据权利要求1所述的基于遗传算法的LED散热器设计方法，其特征在于，所述根据所述目标函数采用遗传算法对所述LED散热器的结构参数进行优化，确定最优结构参数，具体包括：
初始化遗传算法中的染色体集合；所述染色体集合为LED散热器结构参数的集合；
根据所述目标函数以及所述染色体集合，采用遗传算法对所述LED散热器的结构参数进行优化，得到优化后的结构参数；
判断所述优化后的结构参数是否在预设阈值范围内，得判断结果；
若所述判断结果表示所述优化后的结构参数在预设阈值范围内，确定所述优化后的结构参数为最优结构参数；
若所述判断结果表示所述优化后的结构参数不在预设阈值范围内，返回所述初始化遗传算法中的染色体集合步骤。


6.一种基于遗传算法的LED散热器设计系统，其特征在于，所述LED散热器设计系统包括：
热流条件获取模块，用于获取LED散热器的热流条件；所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕庭，周小方，沈雪华，杨育夫，张文杰，
申请(专利权)人：闽南师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35