回路热管用于LED器件散热的实验研究与数值模拟优化

摘要

随着时代的进步，光源已经成为我们必不可少的一部分。大功率白光LED照明逐渐成为代替白炽灯、荧光灯的新型光源。用于照明的大功率白光LED（Light Emitting Diode）因其寿命更长、比传统的光源具有更高的发光效率，使其在照明市场有更加广阔的前景。但是随着照明用大功率白光LED向着微型化、高集成度、高速和高频方向的发展，用于照明的大功率白光LED的结点温度、热流密度越来越大，从而导致其散热量越来越大。如果产生的热量不能够及时的散掉，就会严重的影响照明用大功率白光LED的使用寿命。这样就对用于照明的大功率白光LED的散热提出了更高的要求。如何将热量及时传送出去已经成为解决照明用大功率LED的核心问题。　　本文利用回路热管将照明用大功率LED的热量及时的运输出去，分析环路热管的传输机理，利用试验研究寻找回路热管的最佳充液率，使得其散热性能更加的优良；研究风压对LED芯片散热的影响，结果表明合理的风压范围能够有效的降低结温；通过实验改变输入功率发现功率改变能够影响热管的性能；通过改变蒸发器倾角，发现不同倾角的蒸发器也会影响系统的热阻和结温的变化。本文通过利用CFD(Computational Fluid Dynamic）软件模拟，简单的模拟了回路热管蒸发段通过相变换热带走LED芯片的热量，然后又模拟了冷凝侧的散热情况，并且根据实验得到的结果，模拟了风压对散热的影响，同时在回路热管的冷凝侧添加了不同形状的翅片、将圆管变为了椭圆管，然后通过模拟对冷凝侧的散热进行了优化。本文在常规环路热管的冷凝段上加入了翅片使得其比常规的环路热管散热效果更好，同时揭示了在冷凝侧换热量随着空气的进口速度的增加换热量也增加，当风压增加到一定后通过改变冷凝侧的散热面积能够及时有效的加快热量在冷凝侧的热交换。将回路热管用于大功率LED器件的散热是可行的，通过试验研究和软件模拟优化能够很好的解决LED器件的结温问题，使得LED器件更好的普及与提高LED器件的节能特性。

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