在能源日益紧张的今天，新型冷光源LED正以高效率、节能环保和寿命长等优势脱颖而出。以大功率LED为光源的照明系统不仅可以大幅度节约能源，还可以缩短响应时间，因此大功率LED被人们视为可以替代白炽灯和荧光灯的第四代光源。随着科技的不断进步，LED自身光通量的提升和散热问题成了阻碍大功率LED灯具推广和普及的两个关键性问题。当芯片的亮度不断提高的同时，芯片所承受的温度也在不断提高，过高的温度会使大功率LED照明系统使用寿命缩短甚至失效。本文就是为了解决由大功率LED照明系统散热困难而引起的亮度降低和使用寿命缩短等问题，对大功率LED灯具散热系统进行了深入研究和优化设计。首先本文从LED的国内外发展现状入手，探讨了LED产业和LED技术的发展历程，及各自领域中的重大科研成果和目前面临的瓶颈问题。然后深入到理论层面，对LED的发光原理进行了全面的总结，逐步分析了发光二极管的光学特性和热学特性，并着重分析了LED的结温和热阻、相关热学模型、目前主流散热方式和翅片效率。其次本文在理论剖析的基础上，与江苏某公司共同合作试制了四款具有相同光源和不同散热结构的大功率LED洗墙灯。采用的研究方法主要有：1、对已开发的大功率LED灯具进行调试，在恒定室温下调试灯具温度，检测其散热效果；2、利用Solidworks软件进行三维建模，将建好的方案导入flow simulation模拟软件后进行仿真。多次改变参数模拟并对比，得到LED灯具的散热表面积、翅片效率、单位功耗面积与LED结温。通过对四款大功率LED灯具的热阻计算，得到热阻与芯片温度间的关系。再次本文在仿真数值可近似反映实际温度分布情况和影响散热效果因素的基础上，设计了翅片对流散热的散热器结构。并在此基础上进行一系列试验和正交试验以对散热器结构进行优化设计。通过试验结果分析得出：散热器翅片结构及几何参数对散热器散热性能影响很大，散热表面积和翅片效率是衡量散热器散热性能的重要指标；选用热导率高的材料可以有效降低芯片温度，尤其是粘结层材料，可以使芯片温度明显降低。在此基础上本文还介绍了加装热管、加装风扇和采用均温板的散热方案，均可有效的降低芯片温度，并提出了可行性建议。最后还针对灯具的户外使用环境，对其进行了防水密封设计，主要采用材料防水和结构防水两种措施，对LED灯具所需防水处进行防水设计。本文最终得出结论：理论分析和仿真分析测量表明，计算机模拟仿真可以较为真实的反映LED灯具实际温度分布情况。在大功率LED灯具散热系统设计过程中，除了改善材料本身特性，还应考虑散热器翅片排布、散热表面积、单位功率面积和翅片效率带来的综合影响。合理的散热系统设计可以大幅度降低芯片温度、提高芯片的寿命。本文所研究的试验和仿真可大幅度缩短工厂研发大功率LED灯具散热系统的时间，提高其工作效率，为LED灯具散热系统设计提供新思路和有力的依据。