UV-LED病毒消杀灯结构设计与优化

UV-LED因其体积小、波长可调、环保等优点,被认为是理想光源可以应用于杀菌领域;但UV-LED的光电转换效率比较低,能量大部分以热量的形式存在,如果热量没有及时扩散,那么积累的热量会导致UV-LED出现可靠性降低、波长发生偏移等问题,因此针对病毒消杀灯的应用散热问题,提出一种新型有槽式UV-LED病毒消杀灯设计结构。该结构由芯片、芯片粘结层、铜基板、散热器底座和翅片组成;芯片位于铜基板四周,芯片与铜基板之间通过导热银浆连接,铜基板与散热器铝底座散热器相连,芯片为碳化硅。通过对其结构参数铜基板厚度、铝底座厚度、翅片数量、翅片厚度和翅片长度5个变量进行正交优化设计,得到优化后的UV-LED病毒消杀灯中心芯片最高结温为61.031℃,相较于优化前的结构其散热效率提高16.86%。通过分析得到影响有槽结构的散热性能程度的因素从高到低分别为:翅片数量、翅片厚度、散热器铝底座厚度、翅片长度、铜基板厚度;当翅片数量为11、翅片厚度为2.4 mm、散热器铝底座厚度为6 mm、翅片长度为30 mm、铜基板厚度为2 mm时有槽结构模型结构的散热性能最佳。该仿真结果为UV-LED在提高病毒消杀可靠性方面提供理论依据。