应用石墨烯材料的大功率LED散热仿真

为解决LED热量集中问题,设计高导热散热模型以及使用高导热材料格外重要。石墨烯材料因在平面的二维方向具有良好的热导率,将其与散热器表面相结合,能充分发挥其在热扩散方面的作用。石墨烯在平面方向高达5 300 W/(m·K)的热导率,可有效传导温度,消除热点,快速降低结温。主要研究石墨烯与铝散热器基底表面相结合的方式对LED灯具散热性能的仿真分析,采用ICEPAK散热分析软件和仿真技术,分析了不同厚度石墨烯的散热效果,获得了用于所设LED模型条件下的石墨烯最佳厚度条件,并与不使用石墨烯情况下作了对比研究。肯定了石墨烯对降低LED结温的影响。     

基于响应面-遗传算法的MCM-BGA芯片散热优化设计

为了解决芯片结温过高而导致的热失效问题,以某通信用的多芯片组件MCM-BGA为例,对MCM-BGA芯片温度场热分布和热量传递路径进行分析,确定了芯片的主要热传递路径,发现影响芯片结温的主要因素有环境对流换热系数、基板厚度、基板导热系数、焊料层厚度、封装外壳等;并基于响应面法试验设计,采用CCD（中心复合设计）选取并构建了自然对流系数、基板导热系数、基板厚度、焊料层厚度与多芯片组件的最高结温之间的数学模型,通过仿真验证了该模型的准确性和有效性;然后采用遗传算法对该数学模型进行优化设计,获得了芯片各参数优化的最佳组合。当自然对流换热系数为60 W/m2·k、基板导热系数为32 0W/m·k、基板厚度为1.4 mm、焊料厚度为0.16 mm时,MCM-BGA最高结温具有最小值,使多芯片组件MCM-BGA最高结温降低了7.375%。     

LED结温精密测量及相关因素分析

分析了LED结温精密测量中测量电流、加热电流、加热时间等三项测量因素的变化对所测结温的影响。实验采用小电流K系数法测试结温。实验结果表明:1W LED被测样品,当测量电流在0～30mA时结温逐渐升高,当测量电流超过30mA时结温趋于稳定;LED样品的结温数据与加热电流呈近似线性变化,表明能够通过加热电流对LED结温及相关光学性能实现线性调控。同时研究表明,结温精密测量还受到加热时间的影响,测得LED器件稳定的结温需要一定的加热时间。     

高功率动力电池模组汇流排热管理优化研究

为提高动力电池模组在高功率工况下的应用能力,对模组汇流排进行热管理优化研究。仿真结果表明:汇流排温升除受铜排截面积、长度、结构影响,涂布导热硅脂及覆盖导热硅胶垫对高功率工况温升具有明显改善。物理试验结果表明:涂布导热硅脂及覆盖导热硅胶垫的改制模组汇流排,对截面积较大的铜排温升改善不明显,但对截面积较小的总正铜排,甚至总负铜排异形结构,都有明显的温升改善作用,且靠近大面积导热硅脂涂布区域,温升改善效果越明显;该优化方式除了促进汇流排直接向空气传导热量,也可增加物理散热途径。     

一种高功率LED热阻的测试方法

叙述了利用动态电学测试方法测量高功率LED热阻和结温的原理、试验装置、测量步骤和影响测试结果的因素。研究结果表明,该方法具有测试结构简单、稳定性高等特点,可作为高功率LED热阻和结温的标准测试方法。     

一种大功率LED模组的热管理设计

由于大功率LED模组在工作时会产生大量热量并导致LED结温上升,对LED模组寿命产生严重影响,大功率LED模组的热管理问题成为了行业的研究重点。通过对封装和热管技术研究,提出了COB与热管技术结合的热管理设计。通过研究发现,该热管理设计能有效提高散热效率,满足了大功率LED模组散热要求。     

大功率LED灯的热分析与热设计

为解决制约大功率LED发展的散热问题,针对一款大功率LED灯具进行了热仿真分析,结果显示芯片结温高达76.23℃,而实际允许的最大结温为80℃。为改善散热效果,提出了如下改进思路:首先对散热片尺寸进行优化设计,并研究了界面材料对LED结温的影响,然后在散热片上加装了热管、风扇以及均温板等装置。研究结果显示,通过采用适当的改进方案能够有效降低灯具结温。     

基于正交数值试验的大功率LED灯翅片散热性能研究

发光LED芯片是一种热敏元件,如果LED芯片产生的热量不能有效散出,将导致PN结的结温升高,进而严重影响其工作性能。因此,散热已成为影响大功率LED灯性能以及制约大功率LED灯发展的关键因素,是当前大功率LED灯研究的热点和难点之一。为研究非定常对流换热下LED的散热性能影响因素,采用正交试验研究了翅片厚度、翅片间距、翅片高度、散热器底板厚度以及开缝条数对LED的散热性能的影响效果,并通过对实验结果分析得出了最优翅片模型。     

温压条件下非金属刚性材料导热系数测定方法的研究

本文研究了非金属刚性材料导热系数的两种测定方法。在室温常压下，对标准试样用方法一的测试值与国际推荐值之间的最大偏差小于１％。方法一与二作比对测试，其最大偏差小于１％。在温度≤５３０Ｋ及压力≤１０Ｍｐａ下，用方法二测试了岩石热导系数随温，压变化的规律。对测试装置的原理性误差以及二次仪表的测量误差分别进行分析和讨论。温压下，其测量结果的最大误差小于７％。     

高导热能力的蓄热装置传热性能研究

固液相变材料的导热系数极低,往往不能在规定时间内完全相变融化以吸收电子设备工作的热负荷,导致电子设备出现局部超温现象。文中采用数值仿真和试验测试的方法对高导热能力蓄热装置进行研究。采用均温板与蓄热装置一体化设计,均温板将点热源转换为面热源消除了电子产品温度峰值导致局部超温的问题,也增加了相变材料的吸热面积。同时在相变材料中设置铝合金板以及铝合金波纹板。通过上述设计,增大了石蜡的当量导热系数,增加了短时间内石蜡的融化量进而提高了蓄热能力。     

阵列式大功率LED灯散热分析与优化

针对石油化工场所灯具的散热安全问题,对阵列式大功率LED灯的散热性能进行了系统研究。基于传热学的基本理论,通过数值仿真和曲线拟合,建立了灯具在非稳态下的温度场模型,得到了芯片结温与灯体材料、吸热盘散热片和外壳散热片面积的定量关系;进而建立了以降低芯片结温为目标的优化模型并求解,得到了该LED灯散热结构的优化参数。根据散热结构的尺寸,制作了LED灯具样品,对样品进行了温度试验,得到了灯体表面温度。研究结果表明,仿真结果和试验结果基本一致,所提出的阵列式芯片布置、优化的散热结构设计有效地降低了灯具的结温。     

基于智能算法的双平板导热系数测试仪

依据无限大平板导热理论的傅立叶导热定律设计了平板式导热系数测试仪。为提高导热系数的精度及测试效率,加热电炉采用基于改进遗传算法的PID控制器。利用改进的遗传算法进行仿真寻优确定PID的参数Kp、Ki、Kd。由于采用智能控制算法,缩短了测试周期,提高导热仪的测试效率。由于选择虚拟仪器平台,提高了测量处理的智能化程度。经试验证明,应用此测试仪可较大提高导热系数的测试精度与效率。     

大功率LED照明灯散热装置研究

散热是制约大功率LED照明灯推广应用的关键技术问题。本文通过对LED照明灯散热的影响因素及设计要素的分析,研制了4种不同散热结构的大功率LED照明灯,并且做了温度测试和有限元数值模拟分析。结果表明,LED结温受散热片和基板的连接方式、散热片和电源的排布以及散热的总表面积等因素影响。     

基于斯特林发动机的新型大功率LED灯设计

大功率LED灯具发热量大,且热量若不能及时散出将对灯具发光效率和寿命造成严重影响。而目前对大功率LED灯具单纯采取降温措施,大量热量被排放至空气中,能量浪费巨大。对此本文提出将斯特林发动机技术应用于大功率LED灯具上的方案,利用斯特林发动机回收利用LED灯的余热,提高灯具整体的能量利用率。该新型灯具不需额外耗能来降低结温温度,能有效提高LED的效率并延长灯具的使用寿命。     

基于光谱分布特征参数的白光LED结温测量方法

基于光谱分布特征参数,设计了一种新型GaN基白光LED结温测量方法。该方法未考虑瞬时脉冲电流热效应,通过测量不同环境温度和瞬时脉冲电流下的LED相对光功率分布,分析光谱分布特征参数、驱动电流与结温之间的关联性。依据该关联性及实际工作时的光谱,即可求得结温。实验结果表明,与正向电压法和蓝白比法相比,本方法无需破坏产品结构就可更准确地测量LED结温。当GaN基白光LED功率为1W、脉宽为1ms时,平均误差小于1.5℃。     

国产690TT合金传热管导热系数的测定及其不确定度评定

导热系数是蒸汽发生器及传热管设计分析中的重要参数。应用激光闪射法对国产690TT合金的热扩散系数、比热容进行了测试,根据测试结果,得到导热系数,并对导热系数测试结果进行了不确定度评定,包括测量热扩散系数和比热容引入的不确定度分量的评定、由数值修约引入的不确定度分量的评定,以及合成不确定度和扩展不确定度的评定,最终得到不确定度评定报告。测试结果表明,100～350℃范围内,国产690TT合金传热管导热系数比ASME规范给出的N06690对应温度导热系数低约3%～10%,导热系数随温度变化满足线性关系λ=0.014T+11.54。     

发动机ECU热仿真分析及影响因素研究

以某型发动机ECU组件为研究对象,分别热仿真分析不同环境温度与不同导热系数对其节点温度的影响:基于不同环境温度热分析结果,采用最小二乘法推导出发动机ECU节点温度随环境温度变化关系函数;基于不同导热系数热分析结果,确定了发动机ECU导热材料选择需综合考虑导热系数与元器件体积功率密度的原则。     

大功率固态功率管热设计优化及验证

为研究大功率固态功率管的传热问题,文中以某风冷固态功率管为例,介绍了其结构形式,分析了从功率管管壳到空气热沉之间的主要热阻,通过热设计软件进行了仿真计算。计算结果表明,造成功率管温升较大的热阻有对流换热热阻、导热热阻和接触热阻。为了降低功率管的结温,对每个热阻分别进行了优化设计和计算,通过试验对优化后的模型进行了验证,测试结果与仿真结果一致。最后还对大功率固态功率管的热设计优化方法进行了介绍。     

纤维多孔材料导热系数的测试误差研究

对平板测试传感器测试下的纤维多孔材料内部热传导进行了数值模拟。首先针对纤维多孔材料建立了温度场速度场耦合热传递方程,然后利用数值模拟结果对纤维多孔材料导热系数的测试误差进行了考察,并对导热系数测试误差与纤维多孔材料物理以及结构参数之间的关系进行了分析。在查清误差产生根源的基础上对导热系数、厚度、渗透系数与热流量的关系进行了回归拟合,从而建立了更为精确的导热系数计算公式,并通过实验进行了验证。     

锂/二氧化硫电池稳态法导热系数试验研究

导热系数是描述物体热物理性能的主要指标。文中介绍了锂/二氧化硫电池的导热系数测试方法,在前期测试工作的基础上加入了热补偿部件、水冷散热系统等改进措施。对锂/二氧化硫电池进行了未放电和完全放电后电池的测试。测试结果表明：文中介绍的导热系数测试仪器测量结果可靠,精度较高;与未放电电池相比,完全放电后电池的导热系数明显减小。