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.     

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。     

大功率LED散热回路热管的实验研究

大功率LED热问题是制约大功率 LED的稳定性、可靠性和寿命的技术瓶颈之一,有效的低热阻封装LED热设计是提高LE D性能的关键。本文提 出一种应用于大功率LED散热的铜-水回路热管(LHP),研究了加热方 式、充液率、风压和倾角 等对LHP均温性、起动性和热阻等的影响。研究结果表明:在输入功率为30W时,LHP的启动时间约为 6.5min;热阻范围为0.48～1.62K/W;在热 负荷为30W时,蒸发器的温度可以稳定控制在75℃以下;蒸发器表 面均温差被控制在1.6℃以下;LHP的最佳的充液率为60%;冷凝器侧 风压在一定范围内(小于130Pa)时,冷凝器侧风压力越大,LED产 品的散热性能越好。     

基于NI DAQ的功率LED热特性测量分析系统

分析了功率发光二极管(LED)基于电学测量的热阻的测量方法,介绍了采用高性能数据采集卡构建了新型的功率LED热特性自动测量分析系统,实现对功率LED结温和热阻的精确、简便的测量.对几种典型功率LED样管的测试结果,与校正样品的标称值完全相符,并可对LED的瞬态热过程进行更深入分析.     

用于大功率LED冷却的热管散热器的实验研究

提出了一种将大功率发光二极管(LED)散热和热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器新概念,并对设计出的热管散热器的传热性能和整体的均温性进行了试验研究.试验结果表明,热管散热器的热阻在0.21～2.6 K/W,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、热阻小、重量轻、成本低等特点,可以满足未来大功率LED散热的要求.     

基于平板热管的大功率LED散热系统模拟及优化

为解决大功率LED的散热问题,设计了平板热管散热器来实现LED芯片的高效散热。通过Flotherm模拟软件,对大功率LED在自然对流条件下的散热情况进行了三维数值模拟。通过平板热管与常规铜、铝散热基板对比,发现平板热管有效降低了大功率功率LED的结温和热阻,使得LED温度分布更为均匀。此外,还研究了平板热管LED散热系统在不同芯片功率下的热性能,并对四种不同排布方式的LED平板热管散热系统进行了优化,发现阵列分布其温度分布最为均匀,结温最低,是较优的排布方式。     

功率型LED封装中的热阻分析

芯片固晶过程是影响功率型LED封装热阻的重要方面.分析了银胶、共晶合金等不同导热率的固晶材料产生的固晶热阻的大小,并基于正向电压测结温法首次提出了一种测量LED固晶热阻的方法,得到了很好的测量结果,能有效分析封装结构中各部分引入的热阻的大小.

Abstract：

The LED chip bonding is an essential technology to reduce the thermal resistance of LED. Thermal performance of bonding materials such as Ag-epoxy resin was analyzed using heat transfer tools. For the sake of assessing the bonding technology, a method of measuring the thermal resistance induced by bonding process was proposed for the first time based on the forward working voltage method. It is shown that the theoretical simulation results agreed well with the measured results.     

大功率LED的寿命与散热技术的研究进展

介绍了大功率发光二极管(LED)的工作原理,总结和分析了国内外文献中关于电流、结温与环境湿度对大功率LED寿命影响的研究进展,指出结点温度是决定LED寿命的最重要因素,详细评述了国内外关于大功率LED的界面热阻优化、封装热沉和散热基板设计两个方面的研究进展,为改良LED散热结构和延长大功率LED的使用寿命提供了有效的理论依据及研究方向.     

大功率白光LED的结温测量

大功率LED器件的结温是其热性能的重要指标之一,温度对LED的可靠性产生重要的影响。采用板上封装的方法,利用大功率芯片结合金属基板封装出了大功率白光LED样品,利用LED光强分布测试仪测试了器件的I—V曲线,用正向电压法测量了器件的温度敏感系数,进而通过测量与计算得到器件的结温和热阻。最后利用有限元对器件进行实体建模,获得了器件的温度场分布。测量结果表明：正向电压与结温有很好的线性关系,温度敏感系数为2mV·℃^-1,LED的结温为80℃,热阻为13℃·W^-1。有限元模拟的结果与实测值具有良好的一致性。     

准确测量大功率LED热阻的新方法

准确测量大功率LED的热阻,关键是准确地确定LED的结温增量.首先利用正向电压法获得LED的结温;通过测量LED的降温曲线,计算获得LED稳定工作时底座的温度,从而得到LED的结温相对底座温度的增量.然后,再与注入电功率相除,即可得到准确的热阻.与常规方法相比,避免了直接测量LED底座温度中界面热阻的影响,使得测量LED的热阻更加准确、方便.该方法还可以用于测量贴片封装LED等常规方法难以测量的LED以及用于分析大功率LED二次封装时引入的热阻,为评价大功率LED的封装质量提供了一种有效的评测手段.     

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.     

大功率LED伏安特性模型研究

研究了大功率LED芯片的伏安特性。基于LED 芯片的特殊性,从经典的PN结伏安特性出发,进行理论推导并通过选择不同的基函 数,构建出了大功率LED芯片的伏安特性新 模型和优化模型,模型中的系数采用最小二乘法进行确定。对大功率LED芯片的实测 伏安特性数据表明,本文构建出的优化模型比经典的PN结模型更能准确表征LED的伏安特性 ,与实测的伏安特性数据一致性更高,更具实用价值。     

回路热管换热性能的实验研究

为研究回路热管(LHP)的换热性能,制作了简单的回路热管换热性能测试装置。采用不锈钢为回路热管的材料,500目铜丝网为吸液芯,实验研究了回路热管不同功率下对启动时间和热管热阻的影响。研究结果表明,回路热管的功率增大,启动时间越短,热阻也相应的减小;同时,回路热管冷凝器入口和储液室入口的温度在LHP启动后,会呈现相反的温度波动。研究结果为回路热管散热器的应用提供了理论依据和方便的测试手段。     

大功率LED散热结构研究

目前大功率LED灯具的散热问题已经成为制约LED行业深入发展的瓶颈,体积小、重量轻、结构相对简单、制造加工成本低的散热器是研究的主要方向.不同的散热器由于结构设计不同,工作时散热特点也不尽相同.本文在实测现有主流LED灯具散热器并总结分析散热效果,进而提出传热-散热一体的LED灯具散热器结构设计理念,并对LED灯具工作温度场的分析,验证了传热跟散热一体化设计的理念.     

Spacing optimization of high power LED arrays for solid state lighting

This paper provides an analytical approach to determine the optimum pitch by utilizing a thermal resistance network, under the assumption of constant luminous efficiency. This work allows an LED array design which is mounted on a printed circuit board (PCB) attached with a heat sink subject to the natural convection cooling. Being validated by finite element (FE) models, the current approach can be shown as an effective method for the determination of optimal component spacing in an LED array assembly for SSL.