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基于板式脉动热管的大功率LED冷却实验研究

作　者: 李志
导　师: 贾力
学　校: 北京交通大学
专　业: 工程热物理
关键词: 大功率LED 板式脉动热管强制对流自然对流冷却
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

LED (Light-Emitting Diode,发光二极管)作为新一代绿色光源,相比于传统光源具有发光效率高、寿命长、节能、环保等优点,被广泛应用于各个照明领域,但是芯片结点温度过高会对LED产生不利影响,散热问题已成为了LED发展中的瓶颈问题。针对大功率LED具有高热流密度特点,本文采用板式脉动热管与翅片的组合对额定功率为100W的LED进行冷却,系统的开展了不同冷却方式下(强制对流与自然对流)的实验研究。本文首先开展了板式脉动热管强制对流实验,在不同加热功率、不同工质下,对脉动热管加热段温度和热阻进行了分析,实验结果表明,在各功率LED加热下,脉动热管强制对流均能取得较好冷却效果,加热段温度都远低于120℃。热管启动存在一个功率的阈值,只有当加热功率高于启动功率时热管才能够启动。随着LED功率的增大,热管加热段温度也随着增加,热阻随着减小。在丙酮、乙醇、水三种工质的实验中,丙酮的冷却效果最好。此外,本文重点开展了板式脉动热管自然对流实验,研究了加热功率、工质、充液率、热管结构参数、翅片面积对脉动热管传热特性的影响,研究结果表明,脉动热管自然对流只能对功率在52W以下的LED取得较好冷却效果,板式脉动热管自然对流从启动到稳定过程与强制对流存在较大差异,脉动热管存在一个最佳充液率30%-50%,丙酮的冷却效果比乙醇更好。三角形截面脉动热管的热阻比方形截面热阻低,水力直径为1mm的脉动热管比0.58mm的传热性能好。增加翅片面积可以较好的降低LED基板温度。通过对加热段各点的实验分析表明,脉动热管在各功率运行中,加热段均温性良好,被控制在2.5℃以内。

基于板式脉动热管的大功率LED冷却实验研究

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