基于脉动热管的大功率LED散热问题研究

• 作 者: 胡靓靓
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 大功率LED 脉动热管 ICEPAK 热阻网络 芯片结温

大功率LED作为一种节能光源，具有节能、环保、光色纯、光效高、寿命长等优点，使得其在道路照明领域得以广泛应用。但是，大功率LED工作时将约85%~90%的输入电能转化为热能，从而产生大量的热量，如果这部分热量不能及时有效地散发出去，芯片的结温就会不断升高，从而加快芯片的老化，缩短器件的寿命。因此，必须控制LED芯片的温升，将其产生的热量快速有效地散发出去。可见，探究大功率LED的有效散热问题是十分有意义的。本文研究内容有：（1）研究了用于LED路灯中脉动热管的散热机理，建立了LED灯散热性能实验平台。选择R123为工质，针对充液率45%，倾斜角度为90°的单环路脉动热管，用红外热像仪对LED灯进行了温度测试，探讨了加热功率对该脉动热管热阻的影响。（2）以一种脉动热管翅片散热器为研究对象，采用热电模拟法得到了该散热器的热阻网络图，计算了各热阻阻值及芯片结温。在此基础上，利用ICEPAK热分析软件对其进行数值模拟分析，理论计算结果与模拟结果基本吻合。（3）探讨了翅片间距、翅片间距及厚度、翅片尺寸、翅片换热面积及翅片热管管孔位置对大功率LED路灯芯片结温的影响。（4）对环路脉动热管散热模组进行数值分析，为验证模拟的可靠性，分别采用点温计和红外热像仪对该灯进行了温度测量，发现靠近热管处的两个芯片的温度比中间芯片温度高。实验值与模拟值相差较小。