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。     

LED筒灯散热器正交试验优化设计研究

为了达到降低大功率LED筒灯制造成本同时又保证散热能力的目的,采用正交试验法优化设计了散热器。分析了散热器基板直径、基板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度和翅片轮廓直径等6个因素对散热器重量与LED温度的影响。然后利用CFD热仿真软件对LED筒灯散热器进行建模与散热仿真,最终得出了一个较为理想的优化结果。仿真与实验测试数据结果表明,采用优化后散热器的LED温度较优化前略有下降,但散热器重量降幅超过30%,实现了较好的优化目标。     

一种小功率LED筒灯的设计

设计了一款12W的LED筒灯。驱动电源部分采用MT7930控制芯片,芯片内部集成了多种保护电路,驱动电路结构简单,功率因数校正效果理想,采用电磁干扰抑制技术可以满足电磁兼容要求。分析说明了驱动电源基本电路中一些关键部分的功能。最后对LED散热原理及采用的外壳散热方案进行了说明。整灯测试结果表明设计的LED筒灯在效率、功率因数、总谐波畸变、电磁兼容性及散热方面效果良好。     

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.     

照射角度对大功率LED筒灯散热性能影响的分析

为了满足照明需求,有时需要将LED灯具设计成照射角度可调的结构,采用有限元软件分析了三款搭配常见散热器的大功率LED筒灯在不同照射角度下的散热性能,结果发现搭配辐射状散热器的LED筒灯在低于30°照射角下散热效果较佳;搭配平板状散热器的LED筒灯绕不同方向转动照射时散热效果不同,在绕文中所示X轴方向转动时散热效果较好,适合多角度照射;搭配柱状散热器的LED筒灯在多角度照射情况下都具有较好的散热效果。研究结果为以后的筒灯设计提供了参考依据。     

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。     

大功率LED热管散热器的模块化设计与研究

针对当前大功率LED散热器多采用肋片式散热器,散热效果不是很理想,同时当前灯具都采用一体化的集成结构,在维护和检修的过程中,只能整体返厂,给大功率LED灯具的使用带来不便等问题,提出了大功率LED热管散热器模块化思路。通过模块化设计,大功率LED的散热效果得到了提高,且能够进行及时的维护,多数部件可以循环利用,延长了灯具的生命周期,降低了维修成本。对大功率LED热管散热器模块进行了设计优化,并且通过ICEPAK散热软件进行了模拟,结果表明此热管散热器模块大大提高了大功率LED的散热性能。     

基于自重式热管的LED工矿灯散热研究

设计制作了一种带有自重式热管的散热器,并应用于100 W LED工矿灯。测试了LED工矿灯的光源模组引脚温度以及工作状态下散热器温度的分布。结果表明:自重式热管散热的光源引脚温度要比传统散热方式低4℃,光源表面温度要比传统散热方式的光源表面温度低约6℃;散热鳍片温度分布更为均匀,提高了鳍片散热的效率。     

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℃。     

基于BP3105芯片的高效一体式LED筒灯设计

文章结合LED照明发展现状,设计了一种基于BP3105恒流驱动芯片的小功率LED筒灯。该设计提出了将驱动控制电源与灯具外壳连接在一起的一体式设计方案。实现了功率因数校正,提高了功率因数。文章对反激式驱动电源电路、散热器进行了理论设计和参数估算。经测试,各项光电指标符合设计要求,性能稳定,成本较低。     

大功率LED路灯散热器自然对流的数值研究

采用CFD软件对常规型大功率LED路灯散热器建立了三维数值模型,在大空间中进行了耦合数值传热计算,并用实验验证了数值计算的可靠性。研究了自然对流散热过程中散热器的温度场和周围扰流空气的速度矢量场分布。针对散热器散热过程中,扰流空气不能进入散热器肋片中间让肋片充分发挥自然对流冷却效果,提出了一种新的结构设计,通过数值计算得到了较理想的结构。在同等功率下散热器基板底面最高温度比原模型低了5℃,肋片平均换热系数提高了17.6%,显著提高了大功率LED路灯散热器的散热能力。     

大功率LED照明装置微热管散热方案分析

设计了一种新型的带有百叶窗的平板式大功率发光二极管(LED)照明装置。该装置采用高导热系数的铝基板作为多颗大功率LED的散热电路板,用0.4mm的铝片作为散热翅片,结合沟槽式微热管构成集发光与散热一体化的输入功率为21W的照明模组,该模组可根据照明亮度要求重构成不同功率的照明装置。对功率为144W的照明装置进行了理论分析与实验研究。根据理论计算,每个照明模组的发热量约为18W,每个照明模组的传热量约为47W;模拟结果表明,在环境温度为30℃,自然对流换热系数为10W/(m2·K)时,LED芯片最高结温Ta=75℃,而实验测得Ta=75.7℃。     

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.     

热管散热器数值仿真模型

热管作为导热性能特别高的良好传热元件近年来得到不断重视而越来越多运用于散热器结构中。但关于热管数值分析的方法研究不多,未能有效指导热管散热器结构设计。文章分析了热管导热的基本原理和内部结构,提出了一种适合热管传热数值分析的简化热传导仿真模型,将热管的复杂热特性用简化模型的当量热传导系数来表达,利用所提出的简化热传导仿真模型对一实际散热器进行分析、实验验证了该仿真结果,并讨论了热管导热效能必要条件。     

大功率LED针翅式散热器散热性能数值模拟

发光二极管(LED)作为新一代光源,得到广泛应用.然而在工作过程中,大部分的电能会转变为热能,使LED的结温升高,可靠性降低.为了使LED芯片产生的热量能够及时有效地散发出去,通常采用翅片散热方法对其进行散热.采用数值模拟的方法对大功率LED针翅式散热器的散热性能进行了研究.为了验证模型的准确性,利用K型热电偶和安捷伦数据采集仪对散热器进行了实验测试.实验结果表明,该数值模型方程能够很好地模拟散热器的散热性能.此外,研究了大功率LED针翅式散热器的几何参数(翅片高度、半径、排数、列数)对LED散热性能(结温、对流换热系数和热阻)的影响,并且对翅片结构进行了优化分析.     

大功率LED散热用微通道铝基板的有限元仿真

对带微通道的铝基板上封装的不同功率LED,用Comsol Multiphysics软件对其温度场进行了有限元模拟,重点研究了微通道的孔大小、孔间距、绝缘层的厚度和热导率对基板散热性能的影响,结果表明:铝基板厚度为1.5mm左右,微通道方形孔,孔长0.8mm,孔间距0.8mm,绝缘层厚度50μm,热导率1.5 W/(m·K),为最佳散热性能铝基板.微通道铝基板封装3W灯珠与普通铝基板和氮化铝基板相比,热阻分别下降了5.44和3.21℃/W,表明微通道铝基板能更好地满足大功率LED散热的需求.     

内凹形微通道热沉换热流动性能的数值分析

针对大功率LED阵列的热控问题,提出了一种内凹形("Ω"形)铜基微通道热沉,并采用数值模拟(CFD)方法分析对比了其与常见矩形微通道热沉的性能。此外,还对其在不同流速、进口水温、热流密度下的单相对流传热、流动性能进行了研究。结果表明,该内凹形微通道较常见的矩形微通道热沉,通过减少泵功损失获得了更高的综合性能;采用较高的流速和较小的进口水温能够提高其换热性能,增大热沉底面温度均匀性,从而提高LED的寿命和稳定性;雷诺数约为300时,层流向湍流转捩。     

肋片截面及安装角度对LED散热性能的影响

为提高LED的散热性能,研究了肋片截面形状及安装角度对LED散热性能的影响,获得了较优的肋片横截面形状和最佳肋片安装角度。首先,利用Matlab软件对矩形截面和三角形截面进行数值计算,选择具有较优截面形状的肋片制作3个实物模型;接着,通过温度场测试实验,对3种不同肋片安装角度的模型进行温度场分析,比较并利用Ansys仿真反求出各个模型的表面对流换热系数,进一步验证安装角度对LED散热性能的影响;最终获得较优的肋片截面形状为矩形,最佳安装角度为90°(即垂直于水平面)。     

集成式大功率LED散热的二次优化方法

研究了集成式大功率LED散热的二次优化设计方法。分析了集成式大功率LED的发热特性和LED路灯的散热要求,建立了散热分析模型。通过对散热器翅片的形状和布局的优化分析,得到一次优化结果。在此基础上,结合实际生产要求,提取凸台半径、凸台高度和拔模角度这三个参数进行了二次优化,得到了有效的优化组合。然后用优化分析结果来指导LED路灯和散热器的设计,并制作样品进行温度实验,结果表明散热器设计满足要求。