大功率LED光源散熱結構設計及其散熱性能研究.pdf

1、LED光源的推廣應用是照明領域的一場新的革命,其發(fā)光效率已突破100lm/W,有望在照明領域占據(jù)主導地位。相對于傳統(tǒng)的照明光源,其具有壽命長、耗能低、可控性高等眾多優(yōu)點。隨著人類對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LED散熱問題,設計并制作了3個肋片散熱器實物模型,通過實驗研究獲得了最佳安裝角度;并

2、將平板熱管與肋片結合組成均溫散熱器,搭建了一套可靠的測溫實驗裝置,得到了平板熱管的相關特性;設計了一種新型立柱式熱換散熱器,探索了一套仿真優(yōu)化設計方法并進行了相關參數(shù)的設計,為進一步的實驗研究提供了理論模型。本文主要研究成果如下:
　　1.設計制造了3種不同肋片角度的LED用肋片散熱器,通過實時測溫實驗,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散熱性能的影響規(guī)律;參考空氣流動的理論并通過仿

3、真計算出表面對流換熱系數(shù),結果表明,肋片對表面對流換熱氣流的行徑路線形成了不同程度的干擾,當肋片方向垂直于水平面(即與重力場方向一致)時,對流換熱氣流的流動更加流暢,具有更大的表面對流換熱系數(shù),可以獲得較優(yōu)的散熱性能。
　　2.基于一維穩(wěn)態(tài)導熱理論,設計了一種新型的銅柱熱源,并搭建了一套可靠的測溫實驗裝置,該測溫系統(tǒng)可以模擬LED芯片陣列產生熱量,精確計算輸出熱流密度,減少實驗裝置變動產生的誤差,結構簡單可靠。
　　3.提出

4、將平板熱管應用到LED散熱領域,將紫銅板與2種不同尺寸的均溫板與肋片散熱器結合,獲得了3種均溫肋片散熱器;利用本文設計的測溫實驗裝置,獲得了各個測溫點的溫差,測試了均溫散熱器在不同輸入熱流密度下的均溫性能、均溫性響應特性和熱阻。
　　4.設計了3種新型熱管散熱器,提出了相應的充液及抽真空結構與具體方法,對管殼材料與工作介質進行了選擇;設計了一種利用銅絲網彎卷制成的絲網吸液芯結構,該結構熱阻小、制作簡單,并可防止與熱管內壁發(fā)生位移與