大功率LED光源散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其散熱性能研究.pdf

1、LED光源的推廣應(yīng)用是照明領(lǐng)域的一場(chǎng)新的革命,其發(fā)光效率已突破100lm/W,有望在照明領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。相對(duì)于傳統(tǒng)的照明光源,其具有壽命長(zhǎng)、耗能低、可控性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。隨著人類對(duì)照明越來越高的需求,LED光源朝著大功率、高集成化的方向發(fā)展,散熱問題成為了制約LED光源發(fā)展的核心問題,散熱不理想將導(dǎo)致光衰、壽命降低以及可靠性降低等一系列的問題。本文針對(duì)LED散熱問題,設(shè)計(jì)并制作了3個(gè)肋片散熱器實(shí)物模型,通過實(shí)驗(yàn)研究獲得了最佳安裝角度;并

2、將平板熱管與肋片結(jié)合組成均溫散熱器,搭建了一套可靠的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)裝置,得到了平板熱管的相關(guān)特性;設(shè)計(jì)了一種新型立柱式熱換散熱器,探索了一套仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)方法并進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì),為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究提供了理論模型。本文主要研究成果如下:
　　1.設(shè)計(jì)制造了3種不同肋片角度的LED用肋片散熱器,通過實(shí)時(shí)測(cè)溫實(shí)驗(yàn),獲得了3種肋片散熱器在不同安裝角度下與周圍環(huán)境溫度的溫差曲線,得到了肋片安裝角度對(duì)散熱性能的影響規(guī)律;參考空氣流動(dòng)的理論并通過仿

3、真計(jì)算出表面對(duì)流換熱系數(shù),結(jié)果表明,肋片對(duì)表面對(duì)流換熱氣流的行徑路線形成了不同程度的干擾,當(dāng)肋片方向垂直于水平面(即與重力場(chǎng)方向一致)時(shí),對(duì)流換熱氣流的流動(dòng)更加流暢,具有更大的表面對(duì)流換熱系數(shù),可以獲得較優(yōu)的散熱性能。
　　2.基于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱理論,設(shè)計(jì)了一種新型的銅柱熱源,并搭建了一套可靠的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)裝置,該測(cè)溫系統(tǒng)可以模擬LED芯片陣列產(chǎn)生熱量,精確計(jì)算輸出熱流密度,減少實(shí)驗(yàn)裝置變動(dòng)產(chǎn)生的誤差,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。
　　3.提出

4、將平板熱管應(yīng)用到LED散熱領(lǐng)域,將紫銅板與2種不同尺寸的均溫板與肋片散熱器結(jié)合,獲得了3種均溫肋片散熱器;利用本文設(shè)計(jì)的測(cè)溫實(shí)驗(yàn)裝置,獲得了各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫差,測(cè)試了均溫散熱器在不同輸入熱流密度下的均溫性能、均溫性響應(yīng)特性和熱阻。
　　4.設(shè)計(jì)了3種新型熱管散熱器,提出了相應(yīng)的充液及抽真空結(jié)構(gòu)與具體方法,對(duì)管殼材料與工作介質(zhì)進(jìn)行了選擇;設(shè)計(jì)了一種利用銅絲網(wǎng)彎卷制成的絲網(wǎng)吸液芯結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)熱阻小、制作簡(jiǎn)單,并可防止與熱管內(nèi)壁發(fā)生位移與