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COB LED散热国内外研究现状和发展趋势

时间:2019-11-01 18:33来源:毕业论文
LED照明耗电量小、发光效率高并且环保,还具有响应速度快、寿命长、无辐射、体积小和安全等众多优点。基于目前的半导体制造技术,LED输入功率中只有大约10%~20%的能量转化为光能
LED照明耗电量小、发光效率高并且环保,还具有响应速度快、寿命长、无辐射、体积小和安全等众多优点。基于目前的半导体制造技术,LED输入功率中只有大约10%~20%的能量转化为光能,其它的则转化为热能。单片功率一般为1W已经大规模生产、3W、5W甚至10W的芯片也相继面世,而COB LED则是直接将许多LED集合起来,因此,他的功率也会更大,热问题就会更加显著。而本论文此次实验中,用到的COB LED直接是一个40W功率的圆形芯片,直径为14.5mm。结温升高,会直接减少芯片射出的光子,出光效率降低;尤其对于目前所采用的荧光粉加蓝光芯片的白光实现方案,过高的温度会严重影响荧光粉的特性,最终导致波长漂移,颜色不纯等一系列问题。由此可见,散热问题是大功率LED发展应用的瓶颈之一。41745
 目前,为了可以更多地来散去COB LED发出的热量,许多研究者也是通过不同的方式来进行研究
   (1)热管散热器:热管是一种传热性极好的人工构件,常用的热管由三部分组成:主体为一根封闭的金属管,内部有少量工作介质和毛细结构,管内的空气及其他杂物必须排除在外。在真空条件下,液体的沸点比较低,更容易气化,也更容易带走热量,并且达到一个自冷的效果。其中,Mallik在1993年将微型热管与半导体做成一体用于笔记本散热,成功降低了10℃以上的温度。
   (2)风冷散热器:风冷散热主要利用热风扇,风扇的转动带来空气的对流,已达到利用空气的流通来带走热量。其中Christen等研究了肋片散热器加功率风扇的条件下对流系数对LED封装热阻的影响;马璐等采用侧面送风冷却的方式,得到了40W的LED灯具在27℃条件下温升在15℃左右的结论[12]。论文网

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   (3)水冷散热器:水冷散热则是利用水的比热容大这个特点,在水的对流的时候,直接带走固体的热量。其中,Tuckerman和Peas在1981年研究水在压迫下通过直接嵌入芯片背面的微通道水槽时,可以带走高热量并且可以维护芯片温度低于120℃[21]。
目前,热管散热器和风冷散热器的运用比较广泛,水冷散热器因为成本原因一直都是少部分人的选择。然而,随着时代的发展,由于水冷散热的散热能力强大,并且不受空间的约束,必将成为未来散热器的首选。
本论文也将选用水冷散热器作为研究的对象,因为,COB LED的功率相较于普通的单芯片LED来说功率翻了数倍,带来更高光效的同时,也带来了更高的热量。如何解决这一问题成了未来LED发展的关键。热管散热和风冷散热虽然便宜,却很难达到水冷散热带来的高效散热效果。
想要更加清晰地观察出水冷散热带来的高效的散热效果,本实验中决定采用FloEFD软件来进行热模拟。FloEFD在模型转化、模型处理以及网格、收敛分析步骤中的独特技术,能极大地简化工程师的工作压力,缩短工程师工作时间。因此,在全世界FloEFD也是深受很多学者的喜爱,而中国也在2005年引进了FloEFD软件,现在中国使用FloEFD的人越来越多。FloEFD软件也将在本次实验中更好地帮助我们建立COB LED的模型和后期的热模拟,以及更加直接地观察出水冷散热带来的散热效果。 COB LED散热国内外研究现状和发展趋势:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20191101/41914.html
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