LED模組用微熱管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制作工藝.pdf

1、大功率LED作為一種固態(tài)光源，具有能效高，體積小等優(yōu)點(diǎn)，是國家重點(diǎn)培育發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在現(xiàn)代社會中應(yīng)用越來越廣，可替代傳統(tǒng)照明光源，還可以作為背光液晶顯示和景觀照明的光源，滿足人們對生活品質(zhì)的需要。大功率 LED具有出光效率高、能耗低、壽命長等優(yōu)勢，但是作為一種典型的電致發(fā)光的冷光源，LED芯片中60%以上的輸入電能都轉(zhuǎn)變成了熱，并且LED芯片體積很小，熱量的聚集導(dǎo)致結(jié)溫過高，影響其發(fā)光質(zhì)量和性能。因此對 LED器件進(jìn)行熱管理，合

2、理設(shè)計(jì)散熱結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定控制結(jié)溫，是制造高性能LED器件的關(guān)鍵技術(shù)。微平板熱管是利用工質(zhì)相變傳熱的高效被動傳熱器件，可以根據(jù)應(yīng)用的需要制作成平板結(jié)構(gòu)或圓柱結(jié)構(gòu)，因此本論文采用其作為大功率LED的基板和傳熱器件，將LED芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量有效傳遞到環(huán)境中，避免結(jié)溫過高的現(xiàn)象出現(xiàn)。目前將微平板熱管用于LED器件的瓶頸在于微熱管灌注的工質(zhì)量很少，在熱管的蒸發(fā)段容易產(chǎn)生干燒現(xiàn)象導(dǎo)致熱管性能急劇下降。因此本文基于微平板熱管導(dǎo)熱原理，從工質(zhì)存儲區(qū)域改

3、進(jìn)和表面改性提高工質(zhì)循環(huán)效率兩方面開展了微平板熱管傳熱性能改進(jìn)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴微平板熱管主體為硅基板和玻璃蓋板靜電鍵合而成，硅基板上制作微溝道陣列作為吸液芯，提供工質(zhì)流動的牽引力。為了減少蒸發(fā)段工質(zhì)易干涸導(dǎo)致的熱管性能下降，在硅基板蒸發(fā)段處設(shè)計(jì)并制作出蓄水池結(jié)構(gòu)增強(qiáng)局部區(qū)域水膜停留能力，使得 LED模組在加大功率下工作時(shí)蒸發(fā)段無干燒現(xiàn)象。蒸發(fā)段蓄水池結(jié)構(gòu)基于 MEMS制造工藝，結(jié)合體硅刻蝕的濕法-干法組合套刻技術(shù)

4、，在延續(xù)微溝道陣列的基礎(chǔ)上，改變了基板蒸發(fā)段深度。⑵研究了低表面能氟化物修飾微熱管的玻璃蓋板，利用氟硅烷修飾的疏水蓋板，接觸角可達(dá)116°，比未修飾玻璃表面提高近40°。疏水性表面能夠提高工質(zhì)液滴在蓋板內(nèi)表面的成長速度，進(jìn)而快速落入基板的微溝道中重新進(jìn)入工質(zhì)的循環(huán)，增強(qiáng)微熱管的傳熱速度和傳輸?shù)淖畲蠊β?。針對疏水層耐溫限制，提出并?shí)現(xiàn)了微熱管主體的光刻膠密封，該方法具有膠層厚度可控的優(yōu)點(diǎn)。對微熱管測試表明，光刻膠密封可保證微熱管的正常工作

5、。⑶采用蠕動泵灌注法及負(fù)壓通道量化灌注法，適用于不同內(nèi)積微熱管；工質(zhì)中的沸騰核存在與否對于工質(zhì)的氣化有重要影響，因此本文也對添加 SiO2納米顆粒的乙醇工質(zhì)對熱管傳熱性能的影響開展了初步研究，灌注了不同濃度納米工質(zhì)，為微熱管性能改進(jìn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。⑷利用測溫平臺對LED模組用微熱管進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明，當(dāng)輸入功率從1W變化到7W時(shí)，蓄水池微熱管蒸發(fā)段的最高溫度為72oC，普通微熱管的蒸發(fā)段溫度為81 oC，說明蓄水池結(jié)構(gòu)對于蒸發(fā)段導(dǎo)熱能