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℃。     

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。     

微热管在电子器件冷却中的应用

电子器件冷却问题是电子器件热设计中的一个关键问题.简单介绍了几种目前最新颖的微热管在高热流密度电子器件冷却中的应用,包括平板热管、圆棒热管和电流体动力热管.并对某些前沿的研究现状进行概述,指出了下一步的研究趋势,希望能引起国内同行的关注.     

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℃。     

热电分离式铜基板的制备及其在LED散热领域的应用

借鉴热电分离式设计理念,利用图形转移和蚀刻技术将铜合金板材加工成带有导热柱的底座,然后通过压合工艺将金属底座与FR4复合制备成热电分离式金属基板。利用冷热冲击试验箱对基板进行了热冲击试验,并借助SEM对历经1 000个高低温突变冷热循环后的铜基材与FR4界面形貌进行了观察与研究。利用结温测试仪、功率计、积分球系统、半导体制冷温控台等仪器和设备,通过结温及热阻测试对比研究了普通铜基板与热电分离式铜基板在铜基、绝缘层及线路层厚度相同的情况下,对大功率LED模组散热效果的影响。结果表明,基板在经低温-55℃、高温125℃、1 000次冷热循环后,铜基材与FR4界面处既无裂纹萌生,也无气泡产生,FR4与铜基材结合完好。对于驱动功率为13W的LED灯珠,在模组辐射功率与热功率大致相同的情况下,热电分离式铜基板与普通铜基板所对应的芯片结温分别为49.72和73.14℃,所对应模组的热阻则分别为2.21和4.37℃/W,这意味着热电分离式铜基板较之普通铜基板在大功率LED散热管理方面更具优势。     

集成微热板气体传感器阵列的加热驱动电路设计

基于集成微热板气体传感器阵列的应用需求,采用CSMC的0.5μm标准CMOS工艺设计了片上加热驱动电路,可根据外部控制信号实现阵列中各微热板加热温度的独立调节。利用Hspice完成了电路仿真,并进行了代工流片。实验测试结果表明该加热驱动电路满足设计要求,各路加热通道产生的驱动电流相对误差小于2%,并且切换电流时无明显过冲现象。     

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.     

大功率LED典型热沉结构散热性能分析

设计了三种大功率LED照明装置,并对其二次热沉散热进行了散热原理比较、实验性能分析,建立了热阻网络模型,对其进行了结温计算和寿命预测,发现微热管、薄肋片、风扇可以很好地实现散热.利用正交试验法对LED照明装置结温的影响因素进行了模拟分析,发现自然对流条件下,对流换热系数的影响可忽略不计,而需尽量提高导热环节的热导率并结合其散热能力进行功率的控制.为微热管散热技术提供了技术参考,为大功率LED器件的二次热沉散热提供了有效的实现途径.     

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.     

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。     

大功率LED用微喷射流冷却系统的实验研究

将封闭微喷射流冷却系统应用于发光二极管(LED)散热,实验研究了该系统对高功率LED的散热冷却效果.实验过程中,通过测试LED芯片组中各点的温度,研究了该冷却系统的效果.实验测试表明:在环境温度为25.6℃,LED芯片组输入电功率为2.45 W时,如果不采取散热措施,LED芯片在开始工作1 min后其温度迅速上升到72℃,而当本冷却系统开始工作后,其温度快速下降到34.81℃.当LED芯片输入电功率为9.3 W时,其热流密度为14.53 W/cm2,该冷却系统依然能迅速地把LED芯片温度降到54.34℃.     

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。     

LED筒灯复合结构热管散热器的数值模拟

为解决LED筒灯使用单纯自然对流散热扩散热阻过大、温度分布不均的问题,提出一种基于平板热管和热虹吸管的复合结构热管散热器,并用数值模拟的方法研究了热功率、翅片高度、翅片数目、辐射换热对该散热器性能的影响。模拟结果表明应用于LED筒灯的复合结构热管散热器的热阻随着热功率的增加而减小,翅片高度和翅片数目存在一个最优值,使得散热器温度和热阻最小,自然对流情况下不可忽视辐射换热的作用。     

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。     

Thermal Analysis of High Power LED on Heat Sink

Thermal management of LED junction temperature is one of the fundamental technologies for LED lamp to ensure basic specifications in many aspects. Analysed is the high power LED＇s distribution on heat sink. Using mathematical statistical methods, a formula is conlcuded to calculate the size of heat sink under LED safe working temperature, which provides a method to researchers and LED lamp manufacturers.     

微波功率放大器的热管散热设计

随着微波功率放大器热功耗的增加和小型化,如何改善散热问题变得越来越重要,理想的热设计能够保证放大器长期工作。放大器在真空环境下以热传导和辐射散热为主,嵌入在盒体底部的热管具有很高的热传导率。放大器产生的热量以传导的方式传到盒体和热管,热管迅速把热量传导到散热器上,散热器的翅片通过辐射把热量散发出去。论述了在真空环境下微波功率放大器热管散热的设计方法,用ICEPAK CFD热分析软件进行热仿真。微波放大器通过热真空试验,可以工作正常,实验表明热管散热是真空环境下大功率放大器热设计的有效方法。     

激光器腔镜变形分析及热管冷却方法研究

激光器运行中,腔镜的变形造成激光输出功率下降和光束质量变坏,大大制约了高功率激光器性能的提高。通过对激光器腔镜吸热产生的热变形及冷却流体对镜片压力变形分析,提出了热管冷却腔镜的方法,介绍了热管冷却原理和热管在导热方面的优点,设计了热管冷却腔镜方案,为有效控制强激光系统中镜片表面变形提供了有效途径。