當前LED照明給人的感覺是跟新技術,高科技,環保,高檔,這些詞聯在一起的。而市面上大多數的設計都是基于實用性的考慮,完全沒有考慮美感和協調感。比如這個:
看上去簡單粗暴,鄉土氣息撲面而來,像是設計師剛從城鄉結合部大學深造回來后的作品。
更不用說這款了,看上去讓人生理上嚴重不適。
當然也有人意識到了這點,于是有的LED燈為了兼顧外形,不讓散熱片直接暴露在觀眾的眼皮底下,就設計了外層罩子,里面是散熱片,兩者兼顧。但是說實話,這種設計的散熱效果是大打折扣。
于是問題就變成了:如何設計一款漂亮的,性能優越的并且與周遭環境和諧共存的LED燈的散熱片呢?
本期的LpR上出現了一個案例,設計了一款LED燈的散熱片。作者從仿生學的角度對散熱片設計提出了自己獨到的見解。
原文里,作者提到了這個事實:大自然是神奇的設計師,經過百萬年的漫長的進化,人的血管回路,樹葉的葉脈和樹根的形狀都很相似,而且它們有一個共同的目的,就是為了用最少的材料來傳送最大的資源(營養),所以血管,樹根的表面積是經過大自然篩選過的,是能在最少用料情況下傳輸最大資源的。
講到這里,估計聰明的你已經明白是怎么回事了。為了基于同一個標準比較,作者設計了一個限制條件:
- LED 發熱量7W 。
- 散熱片 尺寸限制:直徑50mm 高度50mm。
- 散熱片 核心的core 直徑 5x5mm 。
用CFD 計算比較結果如下:
3號設計的熱阻最小,即7個齒的散熱片效果最好。最差的5號設計比3號效果差12%。
為什么會有這個區別?
答案是因為自然對流散熱下的LED燈具,其輻射和對流的換熱效率是需要平衡的,如果單獨強調面積,那么結果就是把翅片間距設計的很小,導致對流效果變差。反之,翅片間距過大,導致總面積減小,也達不到最佳效果,所以CFD的功能就在這里,我們可以通過它來甄選最優方案。
此處可以參考這一篇博客,探討輻射和對流的關系。
把3號設計拿出來,單獨設計一個沒有叉齒的散熱片,且截面積與3號設計幾乎一樣(誤差<1%)。再比較它們倆的效果:
從圖上看,右圖設計齒間的風俗比較均勻,且熱阻比左圖低了約8.3%。
最后,作者設計了這么一款概念產品,從性能和外觀上達到了平衡點。
希望以后的LED燈具設計越來越人性化,像蘋果手機一樣,把性能藏在設計背后。促使大家都使用LED燈具,希望這個行業盡快迎來春天。
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