新型LED热管散热器性能研究及其结构优化

摘要

近些年来,国家在大力推进绿色照明的同时,也把―照明设备‖列为重点发展的领域。而LED(LightEmittingDiode)被誉为环境保护、照明节能之星,是未来光源的发展趋势。散热对于LED的寿命是非常重要的,随着功率的不断增大,当前散热能力差是大功率LED照明技术发展的主要瓶颈。
　　本文针对这一问题设计新型LED热管散热器,用ANSYSICEPAK软件对其进行传热和流动特性研究。在相同的工况下比较新型热管散热器与传统铝翅片散热器以及铜翅片散热器的散热性能。优化新型热管散热器的结构从而改善其散热性能,通过温度场和速度场的分布对其进行热分析。研究芯片的结点温度和新型热管散热器的热阻在不同的结构和加热功率条件下的变化规律。
　　研究结果表明:(1)在环境温度为25℃、表面积为0.03818㎡的条件下,在三种类型的散热器当中,芯片的结点温度和散热器的热阻最低的是新型热管散热器。(2)优化新型热管散热器的结构,通过研究发现P型新型热管散热器的结点温度最低,整体的热阻值最小,散热性能最优。(3)分析和研究P型新型热管散热器的翅片高度和翅片间距对散热性能的影响,在翅片高度相同的条件下,随着翅片间距的改变,存在一个结点温度和热阻的最小值,通过研究发现随着翅片高度地不断增加,这个最小值会向翅片间距增大的方向移动。(4)对P型新型热管散热器进行不等高度设计,在保证体积相同的条件下,通过研究发现增加散热器最外侧的翅片高度同时降低中间区域的翅片高度,可以使芯片的结点温度和散热器的热阻显著下降,有效地提高散热器的整体散热性能。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1自然对流散热研究现状

1.2.2热管相变散热研究现状

1.3本章研究内容

第2章 热管加翅片散热器数值模拟与实验研究

2.1引言

2.2数值模拟

2.2.1计算模型

2.2.2网格划分

2.2.3边界条件的设定

2.2.4计算结果分析

2.3实验研究

2.3.1实验设备及步骤

2.3.2实验结果及分析

2.3.3模拟与实验结果对比及误差分析

2.4本章小结

第3章 新型热管散热器热分析

3.1引言

3.2新型热管散热器数值模拟

3.2.1计算模型

3.3.2边界条件的设定

3.2.3网格划分

3.2.4结果分析和讨论

3.3新型热管散热器与传统散热器的散热性能比较

3.3.1相同表面积三种类型散热器的热分析

3.3.2不同表面积三种类型散热器的热分析

3.4 不同结构新型热管散热器热分析

3.5 P型新型热管散热器散热性能分析

3.5.1 翅片高度对其散热性能的影响

3.5.2 翅片间距对其散热性能的影响

3.6本章小结

第4章 新型热管散热器结构优化

4.1引言

4.2不等高度新型热管散热器

4.2.1 P1型新型热管散热器热分析

4.2.2 P2型新型热管散热器热分析

4.2.3 不同结构类型P型新型热管散热器比较

4.3本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢