基于熱管技術(shù)的LED前照燈散熱試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)能源利用率的提升，人們對(duì)綠色光源的需求與日俱增，促進(jìn)了LED照明技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。LED具有安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)勢(shì)，使得LED光源在汽車照明領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。但是，LED在汽車照明領(lǐng)域的應(yīng)用并未普及，阻礙LED光源發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是散熱。
　　研究中，追溯汽車前照燈的發(fā)展歷史，對(duì)國(guó)內(nèi)外大功率LED的最新散熱技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，分析了大功率LED芯片應(yīng)用于汽車前照燈領(lǐng)域的技術(shù)難題。基于LED芯片的

2、發(fā)光和發(fā)熱原理，對(duì)大功率LED前照燈散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中結(jié)溫與熱阻兩個(gè)重要參量的理論計(jì)算方法進(jìn)行了歸納，分析了結(jié)溫對(duì)芯片光學(xué)特性和使用壽命的影響，并提出了降低芯片溫度的若干途徑。
　　當(dāng)最高環(huán)境溫度為80℃、最大芯片發(fā)熱功率為25W時(shí)，以保持芯片結(jié)溫低于125℃為控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種基于燒結(jié)熱管的LED前照燈散熱器系統(tǒng)，分析了工作原理和熱量傳遞過程。在Pro/E中構(gòu)建了散熱系統(tǒng)模型，分析了散熱系統(tǒng)熱阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并加工出散熱系統(tǒng)樣件，進(jìn)行

3、了大功率LED前照燈的散熱試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:改變燒結(jié)熱管布置方式可提高散熱效率，采用燒結(jié)熱管與熱沉基板相連接的結(jié)構(gòu)，散熱效率優(yōu)于燒結(jié)熱管與肋片連接的結(jié)構(gòu);增大散熱器的工作傾角，有利于散熱肋片氣流速度場(chǎng)與溫度梯度場(chǎng)協(xié)同角的減小，加強(qiáng)了對(duì)流換熱;改變燒結(jié)熱管各段比例，得到散熱效率最佳時(shí)，蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段長(zhǎng)度分別為40mm、20mm、60mm;使用不同充液率熱管進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著熱管充液率增加，芯片結(jié)溫呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)，

4、在充液率為25％時(shí)，結(jié)溫最低，在環(huán)境溫度低于75℃條件下，LED芯片能夠正常工作。
　　通過分析燒結(jié)熱管散熱系統(tǒng)的散熱過程，發(fā)現(xiàn)熱阻主要存在于燒結(jié)熱管的前后兩端。為降低熱管前后端熱阻，選取陣列熱管替換燒結(jié)熱管進(jìn)行試驗(yàn)研究，以提高散熱系統(tǒng)整體性能。研究結(jié)果表明:陣列熱管散熱器響應(yīng)迅速，啟動(dòng)過程中，芯片結(jié)溫隨時(shí)間推移呈現(xiàn)先上升后下降、再逐漸上升至穩(wěn)定的趨勢(shì)，且輸入功率越大，產(chǎn)生溫度波動(dòng)越早，達(dá)到穩(wěn)定溫度所需時(shí)間越長(zhǎng)，系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的工作溫

5、度越高;驅(qū)動(dòng)電壓隨芯片溫度升高呈線性下降趨勢(shì);陣列熱管散熱系統(tǒng)中芯片均溫性較好;隨輸入功率增大，陣列熱管散熱系統(tǒng)和燒結(jié)熱管散熱系統(tǒng)中芯片結(jié)溫均呈線性上升趨勢(shì)，輸入功率越大，陣列熱管優(yōu)勢(shì)越明顯，當(dāng)輸入功率為25W時(shí)，陣列熱管散熱系統(tǒng)中芯片結(jié)溫為71.7℃，比使用燒結(jié)熱管散熱系統(tǒng)時(shí)低7.6℃，當(dāng)環(huán)境溫度80℃時(shí)，芯片結(jié)溫為116.9℃，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　為延長(zhǎng)LED芯片使用壽命，減少芯片在高溫下的工作時(shí)間，根據(jù)散熱器結(jié)構(gòu)加裝散熱