大功率led灯具散热器设计

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1、学位论文数据集中图分类号学科分类号080202THll论文编号密级公开1001020120695学位授予单位代码100’10学位授予单位名称北京化工大学作者姓名韩月学号2009000695获学位专业名称机械电子工程获学位专业代码430102课题来源主管部门(部委级)项目研究方向聚合物微纳制造论文题目大功率LED灯具散热器设计LED，聚合物微换热器，高导热聚合物，微型散热器，复合式散热器，散热关键词测试系统论文答辩日期20120525论文类型开发研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师张亚军教授北京化工大学机械控制和塑料机

2、械评阅人1吴大鸣教授北京化工大学聚合物工程评阅人2刘颖副教授北京化工大学聚合物工程懒员蝴李培杰教授清华大学轻金属材料的研究与开发答辩委员会：主席杨卫民教授北京化工大学高分子材料加工答辩委员1谢鹏程副研究员北京化工大学高分子材料先进制造答辩委员2杨于光副教授北京化工大学塑料机械答辩委员3丁玉梅副研究员北京化工大学聚合物加工原理及设备答辩委员4马秀清副教授北京化工大学聚合物加工原理及设备答辩委员5李翱讲师北京化工大学聚合物成型装备及数值计算答辩委员6何红副教授北京化工大学聚合物加工过程理论及设备答辩委员7毕超副教授北京化工大学橡塑装备研究答辫委员8

3、党开放讲师北京化工大学机电系统控制理论答辩委员9关昌峰研究员北京化工大学化工过程及装备答辩委员10摘要大功率LED灯具散热器设计大功率半导体(LED)照明的散热问题一直是阻碍其发展的瓶颈问题之一。为了解决这个难题，本课题提出了一种新型的灯具封装结构和一种复合式散热器，该散热器结合了金属导热快，聚合物易于制作复杂的表面微结构，增加散热面积等特点，提高了散热能力。本文研究内容如下：1．大功率LED球泡灯散热器设计。本文创新性的提出了一种新型的芯片和灯具的封装结构，采用金属芯片基柱与聚合物散热外壳的结构组合式换热器，减小了芯片与外壳连接的接触热阻，充

4、分利用金属导热快，聚合物外壳散热快的特点，有效地解决了功率为3W和7W的LED球泡灯的散热问题。通过数值模拟对散热器结构进行了优化设计，仿真结果证明了其结构有效性。2．针对集成式大功率LED路灯的特点，设计了一种聚合物散热器，对翅片厚度、长度、高度等几何参数，以及表面辐射率和热导率对散热器性能的影响进行了研究，总结了各因素对散热性能影响的规律，并利用正●交试验分析法进行了多因素研究，并得到了优化后的散热模型，经过数值模拟发现其能够满足100WLED路灯的散热要求，并具有成本低、轻便、抗腐蚀等优点。3．大功率电子器件的聚合物微通道板式散热器设计。

5、该散热器创新性的采用聚合物与金属结合的形式，并采用宽度为0．3mm的微通道作为主’T北京化工大学硕士学位论文要散热结构，该结构能够有效的增加相同外形尺寸的散热器的换热面积。通过优化设计分析了影响其散热效果的因素，并得到了优化结构。利用聚合物微注塑加工方法制作了散热器样品。4．对大功率芯片散热器测试试验系统设计。该系统可以提供稳定的冷却介质，可对实验中需要的数据进行测量、显示及储存，能够实现对LED芯片的控制。’利用上述散热测试系统对所加工的散热器进行测试，结果显示该散热器具有很好的散热性能。本文的创新点有：1．提出了新型的灯具封装结构，采用芯片

6、基柱与散热外壳连接的形式，有效的减少接触热阻，充分利用金属导热快，聚合物散热快的优点。2．提出了金属与聚合物复合式的微结构散热器，微结构大幅的增加了换热面积，金属有效的提高了导热速率，强化了散热能力。关键词：LED，聚合物微换热器，高导热聚合物，微型散热器，复合式散热器，散热测试系统IIABSTRACTDesignoftheradiatorsforhighpowerLEDlampsTheheatissueofhigh—powerLEDlampisoneofthebottle··neckproblemsthathinderitsdevelopme

7、nt．Tosolvethisproblem，anewpackagestructureandacompositeradiatorisproposedinthispaper．Thecharacteroftheradiatorincludesmetalandpolymer．Themetalhashighheattransferefficiencyandthepolymerwhichiseasytomakemicrostructureonthesurface，andleadtolargecoolingareas．Themaincontentofthis

8、paperisgivenasfollows：1．Aradiatorforhigh—powerLEDbulbisdesigned，andtheoptim