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1、低温与超导制冷技术Cryo.&Supercond.第38卷第6期RefrigerationVo.l38No.6大功率LED热管散热的分析田明航,冯毅(华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640)摘要:提出了利用热管技术对大功率LED(LightEmittingDiode)进行散热的构想,设计了LED热管散热器的原理结构,并对其传热机理、传热路线和各传热阶段的热阻进行了定性分析和定量分析,建立了传热模型,导出了总传热系数的计算式,并给出了该热管散热器的设计计算实例。关键词:热管;大功率LED;散热Analysisoncoolingthehigh-power
2、LEDbyheatpipeTianMinghang,FengYi(SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Inthispaper,heatpipetechniquewasproposedforcoolinghighpowerLED(LightEmittingDiode)andtheprinciplestructureofradiatorwasdesigned.Thequalitativeandq
3、uantitativeanalysisforthemechanismandthecoursesofheattransferandthethermalresistanceineachcourseofheattransferofthisradiatorweremade.Andbasedontheresultsoftheaboveanalysis,themodalandtheformulaoftotalcoefficientofheattransferofthisradiatorwerealsoestablished.Finally,thedesigningandc
4、alculatingexampleofthisradiatorwasgiven.Keywords:Heatpipe,HighpowerLED,Cooling1引言应用于大功率LED散热具有较好的研究价值。LED是一种固态冷光源,是继白炽灯、荧光2基本结构设计灯和高强度放电灯之后的第四代新光源。目前热管通常包括蒸发段、绝热段、冷凝段三个区LED的放光效率仅能达到10%~20%,有80%~段,图1给出了基于热管原理和技术的大功率90%的能量转换为热能。特别是大功率LED产LED散热器基本设计结构示意图。由图1可知,生的大量热量不及时散出去,会加速器件老化。热管散热
5、器的关键部位是若干根热管。大功率一旦LED的温度超过最高临界温度(如125),LED工作时产生大量热量,热量通过LED的热沉往往会造成LED永久性失效。因此散热问题成部位传递给了纯铝块,纯铝块对嵌套在其内部的为半导体照明系统设计必须考虑的重要因素。表1大功率LED已知散热方式对比热管进行加热,热管内有高真空状态的工质(纯Tab.1HighpowerLEDknowncoolingmode水或其它液态物质),在蒸发段使其工质相变为等温饱和蒸汽,蒸汽越过绝热段后抵达冷凝段。散热方式复杂程度成本散热效果由于沿途几乎没有热损耗,故在冷凝段蒸汽温度单一散热片很低很低不好
6、不变,并与热管冷凝段内壁发生对流传热,将所携微泵浦结构高较高好带热量传递给热管内壁。通过热传导作用再将热由表1可知,现在采取的几种大功率LED散量输送到热管外壁和贴附于热管外壁上的金属散热方式,都存在一定的不足之处。热管能够以低热片中。最后,借助散热片与周围冷却空气的自成本、低复杂性得到很好的散热效果,所以将热管然对流传热过程将热量从散热片上带走,而释放收稿日期:2010-04-06作者简介:田明航(1985-),男,硕士生,主要研究方向为节能降耗技及新能源技术。52制冷技术Refrigeration第
7、6期出汽化潜热的蒸汽则又相变为液体,并在重力作∀d00n,故取RLED平均热阻用下返回到蒸发段再加热汽化,从而构成工质相01RLED==(4)变传热循环。!0∀d00n!0∀d0n式中:d0为热管的外径,m;n为热管的总数目。设Rlr为从纯铝块传递到嵌套其内部的热管蒸发段内壁的导热热阻,则有rg1Rlr=(5)!rgAzf式中:rg-热管蒸汽段壁厚,m;!rg-热管材料的导热系数,W/(mK);Azf-蒸发段热管的内2壁表面积,m。设Rrg为蒸发段的传热热阻,即1图1大功率LED热管散热器基本结构示意图Rrg=A(6)zfhzfFig.1Thebasicst
8、ructu
