新型高效大功率LED照明装置微热管散热方案

设计了一种新型的带有百叶窗的平板式大功率发光二极管(LED)照明装置。该装置采用高导热系数的铝基板作为多颗大功率LED的散热电路板，用0.4 mm 的铝片作为散热翅片，结合沟槽式微热管构成集发光与散热一体化的输入功率为21 W 的照明模组，该模组可根据照明亮度要求重构成不同功率的照明装置。

1 引 言

与在道路照明中使用量最大的高压钠灯相比，大功率LED作为照明装置具有色温可选、发光效率高、无需高压、超高亮度、显色性高及长寿命等优势。散热问题是限制大功率LED照明应用的最大障碍。经过研究了硅基多芯片的封装新方法，找到一种可以有效降低热阻的用于LED封装的金属粘结方法。即用竖直的碳纳米管作为粘结材料直接粘结在铝基板上，生长的碳纳米管作为热边界材料，得到了较好的散热效果。并开发了一种新型热沉来实现大功率LED的冷却。还提出了一种LED的热管散热模型，结点温度和热阻都得到了较大的降低。研究了将LED粘结在微热管上的散热性能，微热管能使芯片温度降低更多。

利用动态电学测试方法测量大功率LED热阻和结温的原理、实验装置、测量步骤和影响测试结果的因素。针对利用有限元模拟分析了工作过程中的温度和热应力分布，并测试了实际器件表面特征点的温度变化。设计了大功率LED阵列封装的微通道冷却结构，探讨了各参数对LED多芯片散热效果的影响。研究了微喷射流的大功率LED主动散热方案，实现大功率LED芯片组的高效散热。采用有限体积数值模拟、瞬态热阻测试方法以及热沉温度-峰值波长变化的关系，对3 种散热基板上大功率lGaInP 红光LED进行了热特性分析。提出了一种新型结构的回路热管，并建立了其性能测试实验装置。

目前，国内外的研究多集中在LED 热阻、结温测量及利用封装方法降低热阻等方面。本文针对大功率LED 的照明应用需求，提出了一种集成微热管的新型百叶窗式的大功率LED 照明装置模块化结构设计方案，并对其散热性能进行模拟分析和实验研究。