大功率LED路灯微通道散热系统研究

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1、摘要摘要LED相对于传统光源具有一系列性能优势，但是散热难问题一直制约LED产业的发展，微通道散热技术与传统的自然对流，强制对流，热电制冷散热等相比具有结构稳定，可靠性高等优点，本文提出了一种微通道散热器适用于90W大功率LED，在室温为25℃的情况下使芯片结温最高不高于85℃。本文通过理论分析结合实验分析，仿真分析对微通道散热器的结构进行优化；首先通过热阻网络对整个LED的热阻进行理论分析，由于本文中的热源与热沉面积不同，引起扩散热阻，本文重点分析了扩散热阻；其次通过自己开发的测温系统包括硬件（pc机，数据采集卡，热电偶）软件（labview测温程序）对微通道

2、的散热性能进行测试；最后通过Fluent对微通道散热器进行仿真，与实测进行对比，正交分析影响因素并确定最优方案，研究表明：（1）微通道散热器比传统的普通散热器具有更好的散热性能，能将热源温度降到82.44℃，由于内部有传热工质所以能更快的达到稳态；微通道散热器整体温度未出现过大的波动，说明整体的稳定性较好；通过对热阻的研究发现对流换热热阻所占比例最大。（2）由于微通道散热器结构复杂，特征较多，对微通道进行仿真之前做了简化以及假设，通过Fluent仿真得到的结果与实测结果接近，说明简化以及假设可行。（3）通过理论分析得到影响微通道散热器散热性能的主要有四个因子，即

3、微通道蜂窝形状，微通道深度，相邻蜂窝的距离，外接圆半径并对这四个因子进行正交试验分析，通过正交试验得到最佳组合，通过仿真得到热源最高温下降至77℃。关键词：LED；微通道散热器；热阻；Fluent仿真；蜂窝；正交试验I摘要ABSTRACTAsgreenlighting,light-emittingdiode(LED)whichhasaseriesofperformanceadvantagescomparedwithtraditionallightsource,buttheheatdissipationproblemhasbeenrestrictingthedev

4、elopmentofLEDindustry.Comparedwithtraditionalnaturalconvection,forcedconvection,thermoelectriccooling,microchannelheatdissipationtechnologywhichhastheadvantagesofstablestructureandhighreliability.Thispaperaimstodevelopamicrochannelradiator.Themaximumtemperatureofsimplifiedheatblockof

5、the90WhighpowerLEDarraydroppedtobelow85℃wheretheambienttemperatureis25℃withalargespaceunderthenaturalconvectionconditions.Thisarticlecombinestheoreticalanalysiswithexperimentalanalysis,simulationanalysismethodtooptimizethestructureofthemicrochannelheatsink.Firstly,thethermalresistanc

6、eofthewholeLEDistheoreticallyanalyzedthroughthethermalresistancenetwork.Sincetheheatsourceandheatsinkinthispaperhavedifferentareaandcausediffusionthermalresistance,thispaperfocusesonanalyzingthethermalresistanceofdiffusion;Second,theself-developedtemperaturemeasurementsystemincludesh

7、ardware(PC,dataacquisitioncard,thermocouple)software(labviewtemperaturemeasurementprogram)totestthethermalperformanceofthemicro-channel;FinallythroughtheFluentsimulationofmicro-channelheatsink,andmeasuredCompareandanalyzetheinfluencingfactorsorthogonallyanddeterminetheoptimalsolution

8、.Mainconclus