大功率LED(Light Emitting Diode)灯作为第四代照明光源,具有节能环保、绿色无污染,在能源日益紧张和环境污染严重的大背景下,LED灯在照明领域、生活领域将发挥越来越重要的作用。目前由于大功率LED灯技术及散热问题,限制了LED灯大规模的使用,导致其优势不能充分发挥,因此解决大功率LED灯散热问题以及对散热器优化问题的研究意义重大。首先,对大功率LED灯路灯而言,采用自然对流方式的肋片散热器由于成本低、维护方便、性能稳定等优势,得到了广泛应用和研究。本文针对直肋片散热器和阵列式肋片散热器进行讨论研究,采用最小熵产法对直肋片散热器进行优化分析,得出直肋片散热器的最佳几何尺寸,并对直肋片散热器的流动特性和热特性的熵产分析研究。结果表明在自然对流条件下,摩擦熵产对散热器的散热性能影响较小,温差熵产是摩擦熵产的10倍左右,并且存在相应的几何结构尺寸使得直肋片散热器的无量纲熵产最小,满足散热器散热性能的需求。其次,在对直肋片散热器进行优化改进的基础上,基于实验研究和数值模拟,研究了阵列式散热器的对流换热系数、总热阻与散热器的几何结构尺寸、辐射率、协同角、加热功率等参变量间的相互关系。数值模拟采用计算流体力学(CFD)方法对阵列式散热器的换热性能进行研究,搭建相应实验台验证模拟结果的正确性,实验结果和数值模拟结果具有良好的一致性。数值模拟及实验结果表明平均对流换热系数和总热阻随肋片个数和高度的增加而减少；基于场协同理论,分析了协同角对散热器的对流换热系数和总热阻的强化换热作用,协同角的减小有利于强化换热；辐射换热在自然对流条件下占有很大比重,它有利于提高换热性能,此外根据热阻及平均对流换热系数得出本文散热器模型的平均努谢尔数关联式。再者,建立阵列翅片式散热器的散热特性测试平台,对比散热器表面温度在实验测试与数值模拟中的结果,验证数值模拟的正确性,为散热器的下一步研究提供良好基础以及研究方法,节约时间、成本等问题,为以后散热器的优化有一定指导意义。最后,根据前面实验过程中发现的问题,为了保证在不同需求情况下,大功率LED灯都能在最佳温度环境下正常工作,采用实验方法研究了可用于大功率LED灯控温储热的散热装置。分别研究无相变材料、石蜡相变材料、石蜡和膨胀石墨复合相变材料三种工况下,对比三种工况在功率发生变化时,大功率LED灯基板表而温度及散热器表而温度场的变化情况,较之前研究对大功率LED灯散热器散热性能和设计优化具有良好的指导作用。