法国物理学家 Fourier 在 1822 年发明了著名的 Fourier 定律（2.1），用来计算存在 温差的物体之间的热量传递。

q t

x

（2.1）

q：热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量，单位 W/ m2； λ：导热系数（热

导率），单位为 W/( m ℃)；t：温度分布，单位为℃； 为温度梯度；负号表示热量传 递的方向与温度梯度的方向相反。

在大平壁模型内，温度和沿壁厚成线性降低分布，也是大功率 LED 灯具热分析过程 中常用到的模型。比如导热胶、铝基板等，已知流过的热量、各板层的厚度、物体导热 系数，可以计算上下表面的温差，从而分析导热的基本状态。

翅片散热主要是增大表面对流换热较小一端的表面积，用来强化散热，也属于热传 导的一部分。严格地说，肋片中的温度场是三维、稳态、无内热源、常物性、第三类边 条的导热问题。但由于三维问题比较复杂，故此，在忽略次要因素的基础上，将问题简 化为一维问题。影响肋片效率的因素包括肋片材料的热导率、肋片表面与周围介质之间 的表面传热系数 h、肋片的几何形状和尺寸（P、A、H）等。不同的翅片结构，需要通 过理论公式来进行结构优化，已达到散热的最佳效果。[10]

2.1.2 热对流

若流体有宏观的运动，且内部存在温差，则由于流体各部分之间发生相对位移，冷 热流体相互掺混而产生的热量传递现象称为热对流。对流换热是一个比较复杂的过程，

往往伴随着热对流的同时还有热传导，因此，对流换热不是基本的换热方式。

早在 1702 年，英国著名物理学家牛顿就发明了牛顿冷却公式(2.2)，用来计算对流换 热过程交换的热流量.

q   htw

 t 

（2.2）

h：表面传热系数，也叫换热系数，单位为 W/( m2•℃)；tw：壁面温度，单位为℃； t∞：流体温度，单位为℃；tw- t∞为物体表面和流体的温差，约定永远为正。

表面对流换热系数表征对流换热过程强弱的物理量，其影响因素主要有(1)流动起， (2)流动状态，(3)流体有无相变，(4)换热表面的几何因素，(5)流体的热物理性质。表面 传热系数是众多因素的函数（2.3）。



h   fv,tw ,tf ,,cp,,,,l

（2.3）

牛顿冷却公式只是一种处理方法，既将许多因素都加在 h 上。对流换热的内容实际 都是讨论 h  如何确定。

利用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程很难计算流体散热问题，人们往 往利用对流传热过程的量纲分析（相似原理），引入特征数，来大略求解 h。对于被动 式散热的大功率 LED 灯具，可以利用雷诺数 Nu、格拉晓夫数 Gr 来计算 h 的大小，其值 一般为 2-10W/( m2•℃)。

2.1.3 热辐射

由于热的原因，热以电磁波的形式向外传播的形式称为热辐射。热辐射是物质的固 有属性，它不需要介质，一切温度大于绝对零度的物体都会向外辐射能量。能全部吸收 外来辐射而不向外辐射的的物质称为黑体，是一种理想的物质。黑体的辐射能力可以用 Stefan-Boltzmann 定律表征：

Eb   0T

（2.4）

Eb：黑体的辐射力，单位为 W/m2；σ0：Stefan-Boltzmann 常数，小为 5.67*108W/(m2·K4)。 实际物体表面的热辐射性能均弱于黑体表面。

实际物体表面的热辐射性能均弱于黑体表面，实际表面的辐射力与同温度下黑体辐 射力的比值，称为黑度ε（发射率），实际物体的辐射能力为：E=εσ0T4。实验结果发现， 实际物体的辐射力并不严格地同热力学温度的四次方成正比，但工程计算中仍认为一切 实际物体的辐射力都与热力学温度的四次方成正比，而把由此引起的修正包括到用实验 方法确定的发射率中。[11]