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。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。
LED灯具;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
北京化工大学
硕士
机械电子工程
张亚军
2012
中文
TM923.34
99
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）