收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大功率集成LED翅片式重力热管散热器的传热特性研究

王强  
【摘要】:大功率白光LED(Light Emitting Diode)由于其比传统光源更高的发光效率以及更长久的寿命,使得LED在灯饰照明市场的应用前景日趋广阔。然而随着集成度和功率密度的增加,散热问题成为影响LED性能的关键因素之一,限制了其进一步发展。面对大功率集成LED高热流密度的散热问题,传统的冷却技术已难满足其散热要求。因此,本文提出一种新型的散热器结构,将重力式热管与特别布置方式的圆形翅片相结合,通过自然对流换热方式进行散热。此外,该散热器结构简单、无毛细芯、易于加工,同时,竖直布置的翅片结构不仅利于自然对流换热,还能显著改善翅片结垢问题,其性能可满足大功率集成LED系统的散热要求。本文针对所提出的散热器结构,设计加工了实验样件,对其换热性能进行了实验研究,讨论了不同工质、加热功率和充液量对散热器换热特性的影响。所取得的 研究成果如下: ①所设计的翅片式重力热管散热器在加热功率为150W,散热热流密度为37.5W/cm2时,翅片式重力热管散热器的系统热阻在0.14K/W-0.25K/W之间,此时蒸发段受热表面温度低于65℃,冷凝段管壁温度相差不超过3℃。该散热器不仅具有良好的均温性,而且在工况变化时,能在很短的时间内(3分钟)重新达到稳定。 ②以水作为热管工质时,热管散热器的启动性能良好,启动时间随着加热功率的增大而减小,随着充液量的加大而增加。散热器的热阻也随着加热功率的增大而减小,随充液量的增加而增大。由于蒸发段出口的T型结构,散热器在工作时有一定的温度波动,但温度波动幅度在5℃以内。实验工况内,散热器的系统热阻为0.08K/W~0.33K/W,综合换热系数为3200W/(m~2·K)~5700W/(m~2·K)。 ③乙醇作为热管工质时,当充液量为30%时,实验工况内的启动性能良好。但在20%充液量下,加热功率为200W时散热器蒸发段底部壁面温度升至100.5℃,散热器性能恶化。实验发现,用乙醇作为热管工质时,散热器蒸汽对冷凝液的剪切、携带现象不能忽视,冷凝液受到蒸汽的剪切力停留在绝热段,阻塞了蒸汽的流动通道,导致蒸发腔压力升高。因此,蒸发器壁面温度的迅速升高,影响其对热源的冷却能力。实验工况内,散热器的系统热阻为0.07K/W~0.34K/W,综合换热系数为3500W/(m~2·K)~6000W/(m~2·K)。 ④在以丙酮作为热管工质时,散热器启动时间迅速,对功率变化响应快。在30%充液量下,加热功率为200W时散热器蒸发段底部壁面温度会在升至95℃以后,突然回落到78℃并保持稳定。散热器的系统热阻随着功率的增加而减小,两种充液量的散热器系统热阻由于绝热段液塞的影响呈现相互交错。在实验工况内,热阻为0.07K/W~0.37K/W,综合换热系数为3000W/(m~2·K)~5700W/(m~2·K)。 ⑤实验结果表明,工质为水,乙醇和丙酮的最佳充液量都在30%左右。由于实验样件的T型结构,造成水为工质的散热器系统温度具有一定的波动,乙醇和丙酮由于蒸汽对冷凝回流液的剪切、携带作用,会使系统的温度有一次大幅度的振荡,这种振荡带来散热器蒸发段壁面温度飞升,超过了LED的要求温度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张定才;王凯;何雅玲;陶文铨;;R134a在水平双侧强化管外沸腾换热[J];化工学报;2007年11期
2 莫冬传;吕树申;金积德;;高热流密度均温板的传热特性实验研究[J];工程热物理学报;2008年02期
3 吴峰;;波纹管内流动与传热三维数值模拟[J];石油化工设备;2009年01期
4 丁水汀;潘文艳;徐国强;罗翔;;同向旋转盘间非稳态传热特性的实验研究[J];热科学与技术;2009年02期
5 鲁进利;郝英立;;细小尺度下潜热型功能热流体压降与传热特性[J];化工学报;2010年06期
6 方沛明;宛超;辛天龙;;蓄冷槽不同排列方式下的传热过程分析[J];科技资讯;2010年17期
7 方沛明;宛超;辛天龙;;盘管式蓄冰槽盘管排列方式的传热特性[J];真空与低温;2010年02期
8 赵永杰;卢永锦;;高速高温射流冲击传热特性的数值模拟[J];机电设备;2010年06期
9 袁晓凤;李友荣;胡宇鹏;;偏心环形腔内冷水稳态自然对流的数值模拟[J];工程热物理学报;2011年07期
10 邱波;李军;;刷式密封传热特性研究[J];西安交通大学学报;2011年09期
11 姜周华,姜兴渭,梁连科,张颖;电渣重熔过程传热特性的实验研究[J];东北大学学报(自然科学版);1988年02期
12 陈听宽,陈宣政,陈学俊,庄文贤,丁惠民,肖关耀;近临界压力区两相流沸腾传热特性的研究[J];锅炉技术;1990年01期
13 王补宣,张志军,杜建华;平行平板间填充球粒填料的传热特性试验研究[J];工程热物理学报;1999年02期
14 魏琪,袁朗;水-甲醇混合工质两相闭式热虹吸管传热特性的研究[J];力学与实践;2000年02期
15 朱玉琴;分离式热管蒸发段传热特性的研究[J];节能技术;2000年03期
16 章学来,李瑞阳,郁鸿凌;直接接触式蓄冷传热特性的试验研究[J];制冷学报;2002年02期
17 俞自涛;胡亚才;洪荣华;范利武;黄君丽;方梦祥;岑可法;;温度和热流方向对木材传热特性的影响[J];浙江大学学报(工学版);2006年01期
18 方书起;张建立;;分离式热管的研究进展[J];内蒙古石油化工;2006年05期
19 张法波;冯俊小;高波;李欣;;填充球蓄热室热工特性的研究进展[J];工业加热;2006年03期
20 李廷贤;刘艳华;董淑萍;张水香;;电加热辐射地板传热特性的实验研究[J];建筑热能通风空调;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张秋红;倪海勇;王灵利;肖方明;;基于InGaN蓝光LED的光转换型白光LED用稀土发光材料的研究进展[A];第二届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2010年
2 黄硕;王明亮;;一种新的LED灯具散热技术[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
3 安永生;;LED显示屏“马赛克”问题解决初步[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
4 安永生;;LED显示屏相关元器件测试[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
5 李熹霖;;技术创新:造就LED显示屏的制造强国[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
6 刘志勇;;用事实为小功率LED正名[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
7 鞠晓晶;平立;侯庆娟;李爱莲;;LED道路照明装置在低温运行环境下的特殊技术要求[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
8 梁文骥;;LED显示屏在数码照相或摄像时出现的若干问题及解决方案探讨[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
9 关积珍;;2008、2009中国LED显示应用行业发展报告[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
10 穆战顺;;LED显示屏控制系统的实现[A];《室内照明节能与新技术研讨会》论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 鲁祥友;照明用大功率LED热管散热器的研究[D];上海理工大学;2009年
2 肖春华;飞机电热除冰过程的传热特性及其影响研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2010年
3 张良;自然循环槽式太阳能中高温集热系统中流动传热特性及强化传热机理研究[D];浙江大学;2013年
4 向建化;大功率LED微小型相变热沉制造及性能研究[D];华南理工大学;2010年
5 唐玉峰;平板通道内螺旋纤肋强化传热机理及传热特性研究[D];山东大学;2012年
6 严飞;LED显示屏灰度控制关键技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
7 李艳霞;微型燃烧器内燃烧与传热特性研究[D];北京工业大学;2012年
8 陈全;大功率LED结温测试及其在封装热管理中的应用研究[D];华中科技大学;2012年
9 彭思齐;LED基片专用摇摆式数控多线切割机系统控制研究及应用[D];湖南大学;2012年
10 曹刚;不同LED光质对黄瓜和结球甘蓝苗期生长、光合特性及内源激素的影响[D];甘肃农业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王强;大功率集成LED翅片式重力热管散热器的传热特性研究[D];重庆大学;2012年
2 吴越;用于大功率LED冷却的微槽群相变换热技术的理论与实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2010年
3 高红星;大功率LED灯散热性能研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 刘浩;LED显示屏广告管理软件的设计和实现[D];西安电子科技大学;2010年
5 陈欢;自然循环太阳能蒸汽发生系统传热特性实验研究[D];浙江大学;2013年
6 陈珍霞;LED用低熔点发光玻璃的研究[D];武汉理工大学;2010年
7 王明明;磁场和LED光照对小菜蛾生物学特性的影响[D];扬州大学;2010年
8 王云松;一种电荷泵多通道恒流白光LED驱动设计[D];复旦大学;2010年
9 郑世鹏;大功率LED产品光强分布的快速高精度测试方法研究[D];重庆大学;2010年
10 严叶挺;9W白光LED恒流驱动芯片设计[D];杭州电子科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 郑燃;丽讯携LED投影机发力我国市场[N];政府采购信息报;2009年
2 吴骏;大功率高亮度LED项目落户开发区[N];宜兴日报;2010年
3 本报记者 吴哲 陈韩晖;LED“照亮”传统经济升级道路[N];南方日报;2009年
4 本报记者 吕佳琪;欧普照明 挺进LED“金字塔尖”[N];中国房地产报;2009年
5 记者 申海洋;聚焦09年平板市场LED电视热潮来袭[N];民营经济报;2009年
6 商报记者 王格;LED领军企业向对手伸出“橄榄枝”[N];北京商报;2009年
7 本报记者 郑燃;LED打印机叫好易 叫座难[N];政府采购信息报;2009年
8 张敏 李源;国内最大LED产业中心落户扬州[N];新华日报;2009年
9 崔劲杨 记者 张哲浩;合肥彩虹蓝光LED项目开工建设[N];科技日报;2010年
10 李治邦;勤上光电江西LED基地投产[N];中国电子报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978