目前，低碳环保的理念深入人心，绿色冷光源LED由于其高效、可靠、环保、寿命长等优点倍受青睐。全世界照明用电量占总用电量的20%，据预测，照明用LED的应用将使这个数字降至4%甚至更低。我国正在逐步淘汰白炽灯，大力扶持LED产业。虽然伴随技术的进步，LED的光效不断提高，但是散热仍然是制约LED发展的瓶颈之一。结温对LED的性能有很大的影响，结温过高，会导致PN结载流子复合率下降、正向导通电压降低、光谱红移、荧光粉老化等诸多问题，最终严重影响LED的寿命。散热器的换热性能是影响LED整体性能的重要因素，自然对流散热器因其经济有效的优点受到欢迎，故本文对此展开了研究。本文对直肋、开口等形式的LED散热器建立三维模型，运用Fluent软件进行自然对流及考虑辐射时自然对流换热的数值模拟。提出了大小计算域选择的方法，分析了肋片布置方式、速度、开口结构、倾斜角度等因素对散热器自然对流换热性能的影响。选取Fluent中DTRM辐射模型，分析了辐射换热的重要性及影响辐射换热的因素，选取了9种直肋式LED散热器进行结构优化。结果表明，横纹结构更加合理，开口结构能有效提高自然对流换热能力，开口式散热器尽量避免20°的倾斜角度。当散热器材料的表面发射率较大的时候，辐射换热量可高达总换热量的30%，此时辐射换热不应当被忽略。另外，当考虑辐射时，开口结构对提高辐射换热量的贡献不大，而肋片高度是影响辐射换热的重要因素。当旨在提高散热器的辐射换热能力时，应适当减小肋片高度。优化结果是肋片长300mm，高25mm，厚2mm，肋片个数为26，间距为11.1mm的散热器综合性能最好。