并行多通道大功率LED回路热管散热器

为解决大功率LED散热问题,构造了一种一体化并 行多通道大功率LED回路热管散热器。利用水作为工质,在不同加热功率、不同倾斜角以及 不同充液比条件下对该新结构热管散热器的热性 能进行了研究。结果表明,这种新结构热管散热器不仅能使散热器上下底板处于均温状态, 而且当芯片加 热功率达到200W时,芯片加热面中心最高温度不超过71.8℃;倾斜角度对热管换热性能影响不大;在一 定加热功率范围内,新结构热管散热器的热阻随加热功率的增大而减小,当芯片加热功率达 到240W时, 热阻最小,最小可达0.19K/W。构造的一体化并行多通道大功率LED 回路热管散热器具有很好的传热性能,并提高了承载高热流密度的能力。     

应用于大功率LED器件的回路热管散热研究

为解决大功率LED的散热问题,提出一种应用于大功率LED散热的微型回路热管,研究了充液率和倾斜角度对热管冷却大功率LED的启动性能、结温和热阻等特性的影响.研究结果表明:热管的最佳充液率为60％,系统的总热阻为7.5 K/W,此时对应的热管的热阻为1.6 K/W;热管的启动时间约为6.5 min,LED的结点温度被控制在42℃以下,很好地满足了大功率LED的结温稳定性要求.     

两种微型热管传热性能对比研究

以波形脉动热管和微槽平板热管为研究对象,基于Mixture模型构建了其三维非稳态数学模型,并对模型可靠性进行了验证。采用该数学模型对比了两种微型热管在相同散热空间和散热热流密度情况下的热阻、平均壁面温度和蒸发段壁面温度均匀性。结果表明:相对于微槽平板热管,波形脉动热管热阻更低,传热性能更好;波形脉动热管蒸发段稳态平均壁面温度更低,且随着热流密度的增加该优势更加明显;波形脉动热管在空间尺度上蒸发段壁面温度均匀性更好,且这种优势在高热流密度情况下更突出,但这种均匀性在时间尺度上变化相对剧烈。     

充液量对回路热管性能的影响

实验研究了以Cu粉烧结块为吸液芯、Al制太阳花散热器为冷凝器的回路热管(LHP)在不同充液率条件下充入工质为无水乙醇后的启动、温度波动以及热阻等传热性能。Cu粉烧结块吸液芯相对丝网吸收层可以产生更大的毛细力,Al制太阳花散热器可以使整个LHP更轻便,利于不同安装场合的应用。研究结果表明:1)LHP的启动受热负荷大小和充液率共同作用;2)温度波动随功率的增加而变得平缓,而随着充液率的增加,温度波动频率却有所上升;3)充液率影响LHP的热阻变化,最佳充液率为60%。     

实现电子器件散热的微小型平板LHP蒸发器传热特性研究

提出了微小型平板LHP来实现高热流密度电子器件的散热,分析了LHP的工作原理以及运用于电子器件散热的优点.建立了蒸发器多孔芯,金属壁面以及工质汽、液空间区域的耦合数学模型,并运用SIMPLE算法进行求解.数值结果表明,微小型平板LHP蒸发器具有较高热流的散热能力,加热表面的温度水平较低,均温性较好,有利于电子器件的散热.提出微小型平板LHP存在侧壁效应传热极限,由于该极限的存在,系统传热能力在17.5×104 W·m-2左右.     

一种铝基平板热管特性的研究实验

制造了一台铝基平板热管原理样机,并搭建了测试装置。利用该测试装置对样机的特性进行了系统性的实验研究。实验表明,热管对温度响应迅速,能够快速地实现温度平衡;200 W功率时,冷热面上的温差仅为0.87℃和1.37℃。随着热流密度的增加,热管温度均匀性的优势变得更加明显,热阻仅为0.100℃/W。该热管样机具备优秀的启动性能、均温性能和良好的传热性能。     

一体化陶瓷平板热管的自由成型与传热性能研究

为提高电子器件的散热效率,利用电机助推微注射器MAM(Motor Assisted Microsyringe)自由成型技术制备了带有矩形微槽的一体化Al2O3陶瓷平板微热管,并对其不同充液率、冷却条件下的传热性能进行测试。结果表明,在热流密度为5.3W/cm2条件下,陶瓷平板热管的传热性能良好。其中,稳态工作条件下,充液率为100%的热管蒸发端和冷凝端的温差仅有5.5℃,传热性能最好。与一般的平板热管相比,平板蒸汽腔工作时,最高温和温差均有所降低。     

基于热管散热的人功率LED热特性测量与分析

提出了一种新型结构的同路热管,建立了回路热管性能测试试验装置.在相同的测试条件下,研究了热负荷、倾角等对回路热管的起动特性和均温特性、热阻等传热性能的影响.试验结果表明,热管散热器的热阻在0.21 K/W～2.6 K/W之间,且整个散热器具有均匀的温度分布.与当前的LED散热器相比,这种结构的热管散热器具有散热效率高、结构紧凑、加工方便、热阻小、重量轻、成本低等特点,可以满足大功率LED散热的要求.     

LED简灯热管散热器的试验研究及性能评价

为获得基于自然对流的异型热管散热器用于LED筒灯的工作性能,研制了热管散热器试验件,并进行了试验研究。结果表明：热管散热器启动性能良好,启动时间约为33min;散热器具有较好的均温性能,40W时蒸发面最大温差为4．7℃;在试验条件下,热源表面最高温度不超过70℃;加热功率对接触热阻、扩散热阻和热管热阻基本无影响,而翅片换热热阻随加热功率的增加而减小。基于试验所得结果,并通过热阻网络分析,论证了异型热管散热器可满足LED筒灯散热的需求。     

大功率LED冷却用平板热管散热器的实验研究

对一种新型平板热管散热器冷却大功率LED芯片阵列进行实验研究。在自然对流冷却条件下,分析了平板热管散热器的启动特性、均温特性以及通电电流、倾角对其传热性能的影响。利用热电转换方法得到LED芯片的结温变化。实验结果表明:平板热管散热器的总热阻在0.3053～0.3425℃/W间,且散热器整体温度分布均匀合理,具有很强的散热能力;LED结温在47.9～59.0℃间,远低于110℃。     

Thermal analysis of high power LED package with heat pipe heat sink

The goal of this study is to improve the thermal characteristics of high power LED (light-emitting diode) package using a flat heat pipe (FHP). The heat-release characteristics of high power LED package are analyzed and a novel flat heat pipe (FHP) cooling device for high power LED is developed. The thermal capabilities, including startup performance, temperature uniformity and thermal resistance of high power LED package with flat heat pipe heat sink have been investigated experimentally. The obtained results indicate that the junction temperature of LED is about 52 °C for the input power of 3 W, and correspondingly the total thermal resistance of LED system is 8.8 K/W. The impact of the different filling rates and inclination angles of the heat pipe to the heat transfer performance of the heat pipe should be evaluated before such a structure of heat pipe cooling system is used to cool high power LED system.     

Experimental study on the performance of miniature heat pipes withwoven-wire wick

The thermal density of electronic system has been increased continuously because high speed and high density are required for them. The heat dissipation of CPU for a notebook PC has been recently increased to be more than 10 W, but, on the other hand, the available packaging space has been decreased. Therefore, it has become inevitable to perform cooling by using miniature heat pipes (MHPs). In the present study, a new woven-wire-type wick for the MHP is developed, which has a large capillary limit and a high productivity. These MHPs with diameters of 3 mm or 4 mm are applicable to small-sized electronic parts such as CPU of a notebook PC. Because the operational characteristics of MHPs with the diameters of 3 mm or 4 mm are different from those of general medium-size heat pipes, performance tests have been conducted in order to review heat-transfer characteristics and effects of various factors on the performance of MHPs. The design factors under consideration are fill ratio of working fluid, length of heat pipe, length of evaporator and condenser, inclination angle of installation, number of wick strand and thermal load     

高功率LED热管理方法研究最新进展

LED芯片结温的高低直接影响其出光效率、工作寿命和可靠性。在分析系统各个环节热阻的基础上,详细评述了高功率LED产品从芯片到系统级的热管理研究新动向,包括:自然对流冷却,采用压电风扇、电离方法所进行的强迫空气对流冷却,采用水、液态金属作为冷却工质的液冷方法,采用热管实现的相变冷却,采用热电片进行的固态冷却方案以及利用热电片对余热进行回收利用的热管热回收方案和液体金属冷却方法。并在上述基础上提出了发展更高功率密度LED热管理方法的关键科学问题。     

Experimental study of microrectangular groove structure covered with multi mesh layers on performance of flat plate heat pipe for LED lighting module

The paper presents a novel concept for a coronary-stent-like model to solve the problem of compactness between wick and copper mesh, which can enhance the performance of the hybrid structure flat plate heat pipe (FPHP) of LED lighting modules. The various wick structures combine axial rectangular grooved structures, manufactured in aluminum extraction, and the concept of a coronary-stent-like model, which provides a supportive copper mesh and wick structure. In this study, the performance of FPHP was experimentally measured at different inclination angles and heating areas. The axial rectangular groove structure and copper mesh layer structures have different permeabilities and capillary pumping forces, and combining these two structures could be beneficial for pumping the required operational fluid across the axial groove structure and from the condenser to the evaporator under different inclinations of the flat plate heat pipe. The exterior wall temperature of the FPHP was measured to evaluate the thermal resistance and vapor heat transfer coefficient at the condenser and evaporator for 31 × 31 and 10 × 10 mm² heating areas. The experimental result showed that the FPHP has better performance in both the junction temperature of the LED light module and the uniformity of the substructure temperature. The highest FPHP temperature was decreased by 28%, as compared to a commercial substrate. In addition, a 200 W LED light module, running for 9 h with FPHP, maintained luminance at about 2080 lux due to its low thermal resistance and high capillary force.     

一种回路热管对大功率LED散热的研究

针对大功率LED散热能力较其它照明灯具差这一问题,研制了一种应用在多芯片大功率LED散热上的回路热管装置,并研究了热负荷、倾角等对热管的起动性、均温性和热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.48～1.47K/W之间;在蒸发器倾斜角为0°和30°时,蒸发器的均温性分别被控制在1.5℃和4.3℃以内。因此,将这种结构的热管应用在大功率LED散热系统中时,首先应该对蒸发器倾斜角度对系统散热性能的影响进行测试评估。     

回路热管传热特性的测试与分析

回路热管(LHP)是一种利用工质蒸发和冷凝的相变传递热量的高效传热装置。为研究LHP的换热特性,制作了简单的LHP传热性能测试装置。LHP原材料采用不锈钢,工质为二次蒸馏水,毛细吸液芯为500目的铜丝网。实验研究了热负荷及倾斜角度对回路热管传热特性的影响,结果表明,LHP的启动时间和阻值随着加热功率的增加而降低,而随着倾斜角度的单调增大,LHP的启动时间和阻值则呈现先减小后增大的趋势,表现出优越的传热特性。研究结果为LHP在不同安装场合条件下的运用提供一定的实验依据,同时也为现代电子设备散热问题提供了的一种解决途径。     

平板微热管阵列在LED散热装置中的应用

针对目前大功率LED灯的散热问题,研制了高效散热器件——平板微热管阵列。实验表明,平板微热管阵列具有良好的热输运能力,当蒸发段表面温度为69.5℃时,热流密度能够达到143.2 W/cm2。利用该平板微热管阵列设计了用于LED散热的散热装置,并进行了相关的实验测试和模拟研究。结果表明,该散热装置散热效果良好,测得的光源基座处的温度均低于70℃,大大低于对结温的要求。模拟结果与实验结果误差在4%以内,模型合理,可以用于该散热装置的优化设计。