热管在大功率LED照明上的应用.ppt

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1、热管在大功率LED照明中的应用过程装备与控制工程11-2班崔海超LED简介LED：发光二极管，是一种直接把电能转换成光能的固体半导体器件。与统的白炽灯和荧光灯相比，发光二极管已显示出了许多优势，正在对固体照明产业产生重大影响，被认为是下一代的通用照明的强有力的替代者，从而正在吸引越来越多的人们的注意。然而，目前制作的大功率LED的芯片的热流密度已经超过了如何控制大功率LED的热能量是LED器件封装和应用必须解决的核心问题。目前，国内外普遍采用的方法是通过改变LED基板材料、封装结构和其它辅助工具（如：风扇）带走热

2、量的方法来试图解决LED的散热问题。LED典型封装结构LED的分类根据功率大小分类普通功率LED:功率小于1W的LED。W级功率LED：功率大于或等于1W的LED。W级功率LED又分为单芯片结构和双芯片结构两种。W级功率LED将成为未来照明的核心部分。大功率LED广义上说就是单颗LED光源功率大于0.35W。LED光源优点(1)工作寿命长。LED作为一种半导体固体发光器件，较之其他发光器件有更长的工作寿命；其亮度半衰期通常可达到10万小时。如用LED替代传统的汽车用灯，那么，它的寿命将与汽车的寿命相当，具有终身不

3、用修理与更换的特点。(2)耗电低。LED是一种高效光电器件，因此在同等亮度下，耗电较少，可大幅度降低能耗。随着今后工艺和材料的发展，将具有更高的发光效率。(3)易于调光、调色、可控性大。LED作为一种发光器件，可以通过流过电流的变化控制亮度，也可通过不同波长LED的配置实现色彩的变化与调节。(4)体积小、重量轻、耐冲击。这是半导体固体器件的固有特点。(5)响应时间快。LED一般可在几十纳秒(ns)内响应，因此是一种高速反应的器件，这也是其他光源望尘莫及的。采用LED制作汽车的高位刹车灯，在高速状态下，大大提高了汽

4、车的安全性。结温对LED性能的影响LED的基本结构是一个半导体的PN结，实验指出：当电流流过LED器件时，PN结的温度将上升，严格意义上说，就把PN结区的温度定义为LED的结温。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此也可把LED芯片的温度视之为结温。与现有照明灯具相比，发光效率低，特别是光提取效率低和散热能力差，是大功率LED面临的主要技术瓶颈。目前LED的发光效率仅能达到10～2O%，还有80%～90%的输入能量转化为热能。为了保证LED的寿命，一般要求PN结的温度在1l0℃以下，所以散热对大功率LED照明至关

5、重要。大功率LED散热封装现状目前制作的大功率白光LED的芯片尺寸大多在1mm×1mm以上，单个器件的耗散功率在1W以上，这样需要的散热密度大于1W/mm2，如果简单地把封装尺寸也按比例放大，芯片的热量不能散出去，会加速芯片和荧光粉的老化，还可能导致到装焊的焊锡融化，使芯片失效。一般使用的LED路灯散热技术，多为导热板方式。优化散热(1)倒装芯片结构LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金属底座，由于其有源发热区更接近散热体，可降低内部热

6、沉热阻。(2)微喷射流冷却结构散热器在封闭系统中，水在微泵的作用下进人LED的底板小槽吸热，然后又回到小的水容器中，通过风扇散热。(3)微通道散热器当冷却液体（水）从通道一端流向另一端时，两端得热量可以及时地散发出去，而中心位置的芯片受其他芯片产生的热场影响较大，不利于散热。热管的应用热管是20世纪60年代发展起来的具有特别高的导热性能的相变传热元件。它可将大量的热量通过其很小截面积传输而无需外加动力。热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的传热性能、良好

7、的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。热管技术应用领域特别广泛。今年来，热管在个人电脑上的应用十分普遍。主要用来对电脑CPU的散热。热虹吸管散热器冷却LED热虹吸热管也即我们平时所说的重力式热管。这种热管有自身的缺陷，它只能竖直放置，一旦热管斜置或发生弯曲，热管的散热效率会大为降低。回路热管的应用它利用蒸发器内的毛细芯产生的毛细力驱动进行回路运行，利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，因此能够在小温差、长距离的情况下传递大量的热量，是一种高效的两相传热装置。其基本的工作原理是：毛

8、细结构本身可以将液态往上吸，使得毛细结构充满工质液体，而当蒸发器被加热时，毛细结构也被加热，毛细结构中的液体便会蒸发成气体，并通过蒸汽槽道沿着蒸汽段到冷凝段，同时带走了热量；而在冷凝段中，气体被冷凝成了液体，释放出潜热；而毛细结构的毛细力再使液体沿着回流段回流到补偿室，并到达毛细结构。平板式蒸发器回路热管蒸汽管道将蒸汽槽道和冷凝器入口连接，回液管道将液体引管和冷凝器出口连