COB LED灯具温升光衰关系的研究与应用(2)
3.4 小结 15
4 LED水冷散热的优化设计与分析 16
4.1串联散热器性能优化 16
4.1.1 圆形柱状体翅片的结构设计 16
4.1.2 三角形柱状体翅片的结构设计 17
4.1.3 正方形柱状体翅片的结构设计 18
4.2 LED水冷散热不同形状翅片的热模拟结果与分析 19
4.3 小结 24
5 结论与展望 25
5.1 结论 25
5.2 展望 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
随着具有节能、环保、寿命长等的突出优点的白光LED成功开发和其发光效率的提高，商品化的白光LED灯具已经开始逐渐替代传统的照明灯具。而其中COB LED又因为其聚集了许多LED集合在一起，光效往往会比较好。然而COB LED在工作的过程中要产生大量的热，并且LED灯具对温度十分敏感。如果产生的热量不能及时散出去，芯片温度就会迅速升高，从而影响LED的使用寿命、发光效率、光色(发光波长)、正向电压、最大注入电流以及可靠性等，温度过高甚至会对LED产生永久性破坏。LED的温升光衰而导致LED寿命的减少则是近期的一个重点问题，而光衰则是LED灯具的光通量，在对感光鼓表面充电时，随着电荷在感光鼓表面的积累，电位也不断升高，最后达到"饱和"电位，就是最高电位。表面电位会随着时间的推移而下降，一般工作时的电位都低于这个电位，这个电位随时间自然降低的过程，称之为"暗衰"过程。本论文就以如何通过微通道散热中的水冷散热来减少LED的温升光衰为课题来进行LED结温的散热情况的研究。
1.1 课题背景
随着第四代新光源发光二极管LED从研制成功至今经过多年的发展，以其高集成度、高亮度、长寿命、全彩化、绿色节能等优势成为新世纪最具发展前景、最符合能源发展要求的优质光源。高集成度和高功率带来高亮度，也带来高结温。受封装技术的制约，LED的光提取效率仅能达到20％左右，大量电能转化为热量导致LED结温升高，且严重影响使用寿命，发光效率下降，均匀性和一致性变差，波长红移[10]。在近年来，随着使用COB LED的照明迅速增加，这类大功率LED发光功效常常高于276 lm /W。LED灯具的功率通常在平均10W左右。LED灯具必须保持温度低于最大操作温度127℃。在温度高于127℃时，光通量开始迅速下降，灯具也有损坏的危险。控制LED结温使其可靠、有效散热成为LED眼前必须解决的热点问题。
而本文研究的COB LED则是一个新型的LED封装方式，它将许多的LED集成在一小块芯片上。那么一块COB LED就会有很高的功率。它的优点在于，有更高的发光效率、可调光、可频繁开关管和颜色丰富。这种COB LED的封装方式也在更多地进入我们的生活。然而，更高的功率也带来了更高的热量和结温，也导致它的寿命受到了影响。
就现在出现的由于LED结温的升高而导致LED灯具寿命不长的温升光衰问题，本论文也考虑过很多种方法，翅片虽然简单，但是散热效率和散热的强度不够，风冷虽然散热效率不错，总也会产生噪音并且十分通风的空间有很高的要求，导致体积过大。所以本论文决定以微通道散热的方式进行研究，观察是否对延长LED 寿命，减少温升光衰有显著的作用。而在微通道的方式中，本论文又选择利用水冷散热的方式，这种方式相对更加的简单和便宜，并且最关键的是水的比热容大，能十分有效的带走热量，还可以循环利用。水冷微通道的散热系统也是未来LED发展中在散热系统十分重要的一部分。
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