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板式脉动热管用于LED散热研究

作 者: 邓阿强
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 冷却
分类号: TK172.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 207次
引 用: 1次
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内容摘要


大功率LED是一种能将电能直接转换成光能的固体半导体发光元件,其在发光效率、使用寿命及绿色无污染等方面具有独特的优势,然而,在决定大功率LED应用的几个关键技术中,散热设计显得尤为重要。散热设计的好坏将直接影响到大功率LED的实际应用能否成功。本文将板式脉动热管应用于大功率LED散热中,系统的开展了不同冷却方式的散热研究。首先,本文开展了大功率LED自然冷却实验,并对LED基板温度及发光强度的变化特征进行了研究,研究结果表明,大功率LED在自然冷却条件下无法正常有效的工作。本文还开展了大功率LED板式脉动热管水冷实验,并对板式脉动热管加热面温度的变化特征进行了研究,研究结果表明,板式脉动热管对各功率LED都会产生非常显著的冷却效果。LED功率越大,板式脉动热管所带走的热量占加载在LED上的总能量的比例也在增大,而且板式脉动热管启动时间变短,热阻减小。在理论方面,建立了大功率LED板式脉动热管水冷等效热阻模型,分析发现板式脉动热管的热阻是影响LED结温高低的重要因素。此外,本文也开展了大功率LED翅片式板式脉动热管强制风冷实验,对翅片式板式脉动热管加热面温度随时间的变化特征进行了研究,研究结果表明,各功率LED在翅片式板式脉动热管风冷下不仅能达到非常显著的冷却效果,而且LED各点温度也非常均匀。翅片式板式脉动热管的运行过程与板式脉动热管水冷下的运行过程存在着差异。LED基板面积大小及LED的布置方式都会对翅片式板式脉动热管的冷却效果产生影响。无论处于高温40℃环境下,还是处于低温0℃环境下,翅片式板式脉动热管都能将大功率LED产生的热量迅速及时的带走,所不同的是当处于40℃环境下时,翅片式板式脉动热管启动时间变短,当处于0℃环境下时,翅片式板式脉动热管的最小启动功率明显增大。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-22
  1.1 课题研究的背景及意义  10
  1.2 脉动热管的特点  10-11
  1.3 脉动热管的研究现状  11-16
    1.3.1 实验研究现状  11-14
    1.3.2 理论研究现状  14-16
  1.4 LED发热原理及散热技术  16-21
    1.4.1 LED工作原理及其优势  16
    1.4.2 LED光源应用的制约因素  16-17
    1.4.3 LED封装结构的散热过程  17-18
    1.4.4 LED散热技术的介绍  18-21
  1.5 本文研究的主要内容  21-22
2 大功率LED板式脉动热管冷却实验装置  22-31
  2.1 实验研究背景  22
  2.2 脉动热管参数的确定  22-24
    2.2.1 工质的选择  22-23
    2.2.2 管径的确定  23-24
    2.2.3 弯头数的确定  24
  2.3 实验件及实验装置  24-29
  2.4 实验步骤及实验内容  29-31
    2.4.1 实验步骤  29-30
    2.4.2 实验内容  30-31
3 大功率LED板式脉动热管水冷实验研究及分析  31-41
  3.1 LED自然冷却基板温度和发光强度变化特征及结果分析  31-32
  3.2 LED板式脉动热管水冷启动及现象分析  32-34
  3.3 不同功率LED板式脉动热管水冷效果分析  34-35
    3.3.1 加热面温度比较及分析  34-35
    3.3.2 热管启动时间比较及分析  35
  3.4 LED板式脉动热管水冷绝热实验及现象分析  35-37
  3.5 LED板式脉动热管水冷等效热阻模型建立及分析  37-39
  3.6 本章小结  39-41
4 大功率LED翅片式板式脉动热管风冷实验研究及分析  41-53
  4.1 LED翅片式板式脉动热管强制风冷启动及现象分析  41-43
  4.2 不同功率LED冷却效果分析  43-44
    4.2.1 翅片式板式脉动热管启动时间比较及分析  43
    4.2.2 翅片式板式脉动热管加热面温度比较及分析  43-44
  4.3 翅片式板式脉动热管加热面温度均匀性分析  44-45
  4.4 LED基板面积对翅片式板式脉动热管启动的影响  45-47
  4.5 LED不同布置方式冷却效果比较及分析  47-48
  4.6 高温和低温环境下LED冷却效果分析  48-51
  4.7 本章小结  51-53
5 结论与展望  53-55
  5.1 结论  53-54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-59
作者简历  59-61
学位论文数据集  61

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 换热设备 > 热管
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