發(fā)布時間：2021-10-16 03:26

　　LED（Light Emitting Diode）作為第四代光源擁有體積小、低能耗、壽命長等優(yōu)點。隨著LED照明行業(yè)的飛速發(fā)展,LED的功率和集成度越來越大,產(chǎn)生的熱量也越來越高,如何有效的降低芯片結(jié)溫已經(jīng)成為LED行業(yè)重要的研究問題之一。壓電風(fēng)扇是一種新型的散熱裝置,具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低噪聲等優(yōu)點,在狹小空間的強迫對流散熱方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文利用理論、仿真分析和實驗研究的方法對壓電風(fēng)扇進(jìn)行系統(tǒng)性的研究,具體的研究內(nèi)容如下:（1）壓電風(fēng)扇振動性能的研究�；趬弘娎碚摵蛻冶哿赫駝永碚�,分析了壓電參數(shù)之間的耦合關(guān)系,得到了壓電風(fēng)扇的固有頻率和固有振型的函數(shù)表達(dá)式;利用ANSYS Workbench軟件對壓電風(fēng)扇進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,得到了壓電風(fēng)扇的固有頻率和振幅大小;隨后從壓電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)出發(fā),分析壓電風(fēng)扇各組成部分的重要參數(shù)對壓電風(fēng)扇振動性能的影響,為高性能壓電風(fēng)扇的設(shè)計制作提供參考;最后搭建相應(yīng)的實驗平臺,對壓電風(fēng)扇進(jìn)行實驗測量,得到其固有頻率、振幅以及風(fēng)扇尖端產(chǎn)生的風(fēng)速大小,通過對比實驗結(jié)果、理論計算結(jié)果和仿真結(jié)果,驗證了其仿真的準(zhǔn)確性。（2）壓電風(fēng)扇的散熱性能... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱沉在LED中的應(yīng)用[17]

第一章緒論3圖1-1熱沉在LED中的應(yīng)用[17]翅片散熱具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、價格便宜、造型方便的優(yōu)點，也可以在一定程度上控制LED的溫度。然而在大功率LED中，由于熱流密度很大，熱阻很大，所以它的散熱效率比較低，效果并不是很理想。通常與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇組合，增強熱沉表面對流換熱能力，如圖1-2所示。傳統(tǒng)風(fēng)扇采用電機作為動力元件，所占空間大，噪聲大，耗電量大，且可靠性低，使用壽命比LED短。圖1-2帶傳統(tǒng)風(fēng)扇的LED熱沉[20]1.2.2熱電制冷技術(shù)熱電制冷設(shè)備是由不同半導(dǎo)體構(gòu)成的一款散熱裝置，它的原理是利用了半導(dǎo)體材料的珀爾帖效應(yīng)，當(dāng)電流通過不同半導(dǎo)體間的界面時，電偶兩端會從外界進(jìn)行吸收熱量和放出熱量，吸熱一端就達(dá)到了制冷效果。工作原理如圖1-3所示。在界面A端，當(dāng)電流從N型半導(dǎo)體進(jìn)入P型半導(dǎo)體時，N型半導(dǎo)體中的電子和P型半導(dǎo)體中的空穴相背而行。P型半導(dǎo)體滿帶內(nèi)的電子躍遷到導(dǎo)帶成為自由電子，同時滿帶內(nèi)原位置處變成空穴，形成了電子空穴對。自由電子從A端到達(dá)N型半導(dǎo)體的導(dǎo)帶。同樣，N型半導(dǎo)體滿帶中也會形成電子空穴對，空穴從A端到達(dá)P型滿帶。形成電子空穴對時，電子擺脫束縛需要吸收熱量，然而電子和空穴在電位差相反方向下通過A端界面時需要釋放熱量，但是

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者，從而在A端產(chǎn)生制冷效應(yīng)，即冷端。反之在B端，當(dāng)電流從P型半導(dǎo)體到達(dá)N型半導(dǎo)體時，N型半導(dǎo)體中的自由電子和P型半導(dǎo)體中的空穴因電場作用相向而行，N型半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)的電子從B端到達(dá)P型半導(dǎo)體導(dǎo)帶，同時P型半導(dǎo)體滿帶內(nèi)的空穴到達(dá)N型半導(dǎo)體的滿帶，它們在電位差相同方向通過B端，在B端需要吸收熱量。但是到達(dá)P型導(dǎo)帶的自由電子很快和滿帶內(nèi)空穴結(jié)合形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需要釋放熱量，同理到達(dá)N型滿帶的空穴也很快和自由電子結(jié)合，釋放熱量，這里釋放的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸收的熱量，在B端呈現(xiàn)出放熱效應(yīng)，即熱端。通常利用熱電制冷器的冷端進(jìn)行散熱。熱電致冷的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，設(shè)計靈活，工作時無噪音，無污染。缺點是器件本身會消耗電能，而且熱電轉(zhuǎn)換效率不高，會使LED的節(jié)能特性變差。圖1-3熱電制冷原理圖1.2.3熱管技術(shù)熱管是60年代出現(xiàn)的一款新型高導(dǎo)熱性能的傳熱器件，它的結(jié)構(gòu)簡單，其導(dǎo)熱性能和銅棒相比更為優(yōu)秀，擁有“超導(dǎo)體”的美譽。工作原理如圖1-4所示，熱管中有蒸發(fā)端和冷凝端，在蒸發(fā)端吸熱，管內(nèi)液體蒸發(fā)成蒸汽，由于管內(nèi)壓差，蒸汽流向冷凝端，在冷凝端放熱冷凝成液體，然后通過吸液芯吸回到蒸發(fā)端，完成了循環(huán)散熱。熱管具有散熱效率高，結(jié)構(gòu)簡單，耐用等特點。但相對的，制造工藝變復(fù)雜，成本增加，并且在電子器件中有液體泄漏的隱患。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]壓電風(fēng)扇激勵下柱鰭熱沉傳熱實驗[J]. 李鑫郡,張靖周,譚曉茗.  工程熱物理學(xué)報. 2018(01)
[2]存在橫流時雙壓電風(fēng)扇激勵傳熱特性[J]. 李鑫郡,張靖周,譚曉茗.  航空學(xué)報. 2018(01)
[3]單個壓電風(fēng)扇傳熱特性[J]. 李鑫郡,張靖周,譚曉茗.  航空學(xué)報. 2017(07)
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[5]壓電風(fēng)扇結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)影響研究[J]. 孔岳,李敏,辛慶利.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2016(09)
[6]側(cè)噴式微型壓電合成射流器制作及其振動測試[J]. 王樹山,馬炳和,鄧進(jìn)軍,曲紅冬.  航空精密制造技術(shù). 2014(03)
[7]LED散熱技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]. 郭凌曦,左敦穩(wěn),孫玉利,周馳,方鈺.  照明工程學(xué)報. 2013(04)
[8]大功率LED器件散熱技術(shù)與散熱材料研究進(jìn)展[J]. 陳海路,胡書春,王男,林志堅,夏根培,劉聞鳳,任凱旋,冀磊,單春豐.  功能材料. 2013(S1)
[9]壓電風(fēng)扇激勵非定常流動和換熱特性數(shù)值研究[J]. 譚蕾,譚曉茗,張靖周.  航空學(xué)報. 2013(06)
[10]淺談我國LED醫(yī)療照明的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 魯廣洲.  燈與照明. 2011(03)

博士論文
[1]LED散熱器熱分布的數(shù)學(xué)建模與數(shù)值模擬[D]. 孫歷霞.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]壓電風(fēng)扇結(jié)構(gòu)形式的散熱性能研究[D]. 馬海亮.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]基于壓電材料的懸臂梁振動主動控制研究[D]. 鐘聲.大連理工大學(xué) 2014
[3]我國LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題研究[D]. 田偉達(dá).山西財經(jīng)大學(xué) 2011



本文編號：3439054