本文關(guān)鍵詞：基于翅片式熱管散熱器的大功率LED散熱問題數(shù)值模擬

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【摘要】：發(fā)光二極管(LED)是一種新型高效固體光源,具有節(jié)能、環(huán)保和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),是未來照明的發(fā)展趨勢(shì)。但是LED芯片容易過熱的問題制約了LED的應(yīng)用與發(fā)展,因此開發(fā)散熱性能優(yōu)良的散熱技術(shù)與結(jié)構(gòu)對(duì)LED的推廣應(yīng)用至關(guān)重要。本文針對(duì)大功率LED散熱這一關(guān)鍵問題,研究了基于熱管與翅片散熱器結(jié)合的大功率LED散熱問題。本文主要工作內(nèi)容有：(1)收集并分析國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于大功率LED的主要散熱技術(shù),根據(jù)大功率LED熱源集中、熱流密度大的特點(diǎn)提出了翅片式熱管散熱器。(2)針對(duì)總功率為15W的多芯片LED設(shè)計(jì)了一種新型的縱向翅片式熱管散熱器,并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。根據(jù)LED熱阻網(wǎng)絡(luò)圖,計(jì)算出LED散熱系統(tǒng)總熱阻,然后得出LED結(jié)溫為74.8℃。(3)采用專業(yè)熱分析軟件ICEPAK對(duì)本文所設(shè)計(jì)的翅片式熱管散熱系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬結(jié)果顯示LED芯片最高結(jié)溫為76.2-C,最后對(duì)散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析。本文取得的階段性成果：(1)針對(duì)總功率為15W的多芯片LED設(shè)計(jì)一種縱向翅片式熱管散熱器,對(duì)整個(gè)散熱系統(tǒng)進(jìn)行理論計(jì)算和數(shù)值模擬,得出結(jié)溫均符合需求,且相差幅度為1.8%,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的翅片式熱管散熱器的可用性。(2)針對(duì)散熱系統(tǒng)中的翅片結(jié)構(gòu),系統(tǒng)分析了翅片數(shù)目、高度和厚度因素與LED結(jié)溫之間的關(guān)系,同時(shí)經(jīng)過對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)翅片高度的變化對(duì)散熱器性能影響最顯著。(3)考慮到設(shè)計(jì)成本、結(jié)構(gòu)輕量化及抗積灰能力的需求,選取翅片數(shù)目為18個(gè),高度為20mm,厚度為0.7mm為最優(yōu)的一組數(shù)據(jù),此時(shí)芯片結(jié)溫最低為73.4℃,完全符合LED實(shí)際應(yīng)用的需求。
【關(guān)鍵詞】：大功率LED 芯片結(jié)溫 ICEPAK 熱管 翅片 熱阻
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 LED的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)15-17
• 1.3 LED技術(shù)簡(jiǎn)介17-19
• 1.4 LED散熱技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4.1 翅片式散熱器自然對(duì)流散熱技術(shù)19-20
• 1.4.2 微噴冷卻技術(shù)20-21
• 1.4.3 熱電制冷冷卻技術(shù)21-22
• 1.4.4 熱管散熱技術(shù)22
• 1.5 本文研究主要內(nèi)容22-24
• 第二章 熱管的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)計(jì)算24-39
• 2.1 傳熱的基礎(chǔ)理論24-25
• 2.2 熱管的相關(guān)理論25-29
• 2.2.1 表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象25-26
• 2.2.2 熱管原理和特點(diǎn)26-29
• 2.3 熱管的設(shè)計(jì)與計(jì)算29-38
• 2.3.1 熱管工質(zhì)的選擇30-32
• 2.3.2 熱管管殼材料的選擇32-33
• 2.3.3 熱管吸液芯的選擇33-34
• 2.3.4 工質(zhì)充裝量34-35
• 2.3.5 熱管的傳熱極限核算35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 LED散熱系統(tǒng)的熱阻與結(jié)溫的計(jì)算39-49
• 3.1 LED封裝系統(tǒng)熱阻的計(jì)算40-41
• 3.2 熱管熱阻計(jì)算41-42
• 3.3 翅片的選擇和熱阻計(jì)算42-47
• 3.4 結(jié)溫與熱阻47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 大功率LED散熱系統(tǒng)的仿真分析49-66
• 4.1 有限容積法及ICEPAK軟件簡(jiǎn)介49-50
• 4.1.1 有限容積法49
• 4.1.2 ICEPAK軟件介紹49-50
• 4.2 建立模型50-55
• 4.2.1 ICEPAK中熱管參數(shù)設(shè)定51-52
• 4.2.2 求解域的設(shè)定52-53
• 4.2.3 建立幾何模型53-55
• 4.3 網(wǎng)格55-56
• 4.4 求解56-58
• 4.5 結(jié)果分析58-60
• 4.6 散熱器翅片的優(yōu)化60-64
• 4.6.1 翅片數(shù)目對(duì)結(jié)溫的影響60-61
• 4.6.2 翅片高度對(duì)結(jié)溫的影響61-63
• 4.6.3 翅片厚度對(duì)結(jié)溫的影響63-64
• 4.7 本章小結(jié)64-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況71

【參考文獻(xiàn)】

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