高熱流密度LED離子風散熱系統(tǒng)性能研究.pdf

1、隨著相關技術的飛速發(fā)展，LED的功率增長速度越來越快，產(chǎn)生的熱流密度越來越高，LED對創(chuàng)新、先進的散熱技術的需求越來越緊迫，對散熱技術的要求也越來越高，散熱問題一直以來都是制約LED發(fā)展的關鍵因素之一。由此可見，LED急需新一代散熱技術，該技術應該具備以下優(yōu)點：高散熱效率，小重量，小體積，低成本，低噪音，低功耗，可集成度高，沒有運動部件等。離子風散熱技術具備這些優(yōu)點，很可能成為滿足LED散熱的新一代散熱技術。本文基于電暈放電理論，設計了

2、一種離子風發(fā)生裝置，裝置由針狀發(fā)射電極和網(wǎng)狀收集電極組成，其具備前面提到的各個優(yōu)點，能與LED芯片高度集成，實現(xiàn)一體化封裝；同時，設計了實驗測試平臺，對影響離子風發(fā)生裝置性能的關鍵參數(shù)進行了研究，重點研究了發(fā)射電極形狀、收集電極形狀、電極間距和工作電壓等因素對離子風發(fā)生裝置的影響，針對散熱表面尺寸為40mm×40mm的高熱流密度LED芯片設計了離子風發(fā)生裝置陣列，進而設計出滿足LED芯片散熱需求的離子風散熱系統(tǒng)，同時，設計對比實驗，對比

3、分析離子風散熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)強制風冷散熱系統(tǒng)的散熱效果，具體研究內容與結論如下：
　　1.采用紫銅作為發(fā)射電極和收集電極的材料，利用激光加工設備對0.1mm厚度的紫銅板進行激光加工，通過后期組裝制成離子風發(fā)生裝置，使用單一變量法對網(wǎng)狀收集電極網(wǎng)格尺寸、針狀發(fā)射電極直徑和電極間距等影響因素逐一展開實驗研究，結果表明：收集電極網(wǎng)格尺寸為1.0mm×1.0mm、發(fā)射電極直徑為0.122mm、電極間距為5mm是優(yōu)選的結構參數(shù)，實現(xiàn)的最高風速達

4、到2.45m/s。
　　2.設計了一個適用于離子風發(fā)生裝置陣列性能測試的實驗平臺，通過控制單一變量，對離子風發(fā)生裝置陣列縱向間距、橫向間距，以及收集電極與散熱表面夾角等關鍵參數(shù)進行實驗研究，實驗結果顯示：優(yōu)選的縱向間距為6mm，優(yōu)選的橫向間距為2.64mm，收集電極與散熱表面夾角優(yōu)選值為30°，實現(xiàn)的最低溫度為50.29° C。
　　3.分別研究了不同熱流密度、不同工作電壓等因素對LED離子風散熱系統(tǒng)性能的影響,并設計對比實

5、驗，對比分析離子風散熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)強制風冷散熱系統(tǒng)的散熱效果，實驗結果表明：在0.375W/cm2熱流密度下，系統(tǒng)的散熱效果最佳，實現(xiàn)的對流換熱系數(shù)最高可達到75.56W/(m2·K)；當工作電壓為4.2kV時，系統(tǒng)的散熱效果良好，實現(xiàn)的對流換熱系數(shù)最高可達到66.71 W/(m2·K)；當功耗在0-0.026W時,離子風散熱系統(tǒng)占有絕對優(yōu)勢，實現(xiàn)的對流換熱系數(shù)最高可達到51.30W/(m2·K)。本文為高熱流密度LED離子風散熱系統(tǒng)的設