微流道翅片式船用LED散热器散热特性研究

发布时间：2017-09-09 11:10

  本文关键词：微流道翅片式船用LED散热器散热特性研究

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【摘要】：船舶在水面航行,长期处于高盐度、高温、高湿度和各种不同的摆动的环境中,而且不同类型的船舶又有其各自特殊的要求,因此船用照明设备比陆用照明在可靠性及可维护性方面要求更高;LED照明灯是具有节能与环保功能的新型绿色光源,目前LED灯的电光转换效率较低,其中70%~80%的能量转化为热能;工程应用中功率不断提高,热流密度变大,结温对LED灯的工作和使用寿命有直接影响,船用LED灯具由于其特殊的使用环境,研究采用微流道翅片式散热结构将热量较好地传递到灯具外,对保证LED照明灯正常工作和延长使用寿命具有重要理论意义和经济价值。本文首先使用流体力学分析软件Flo EFD for NX对一款大功率船用LED照明灯进行热分析,并采用试验设备对LED灯进行各个节点温度的测量,验证说明软件能满足仿真的基本要求。接着对简化LED灯具翅片散热器结构的各单一因素进行仿真分析,得出船舶环境温度为25℃时,翅片式散热器翅片的长度为20 mm、高度为15mm、厚度为2mm、基底厚度为4 mm、翅片数目为20个时,散热器散热效果最佳。对微流道宽度进行理论值设计,使用流体力学分析软件Flo EFD for NX对微流道结构宽度、高度、冷却液入口流速进行仿真,分析流道相关因素对散热效果带来的影响。仿真结果表明:综合考虑流道宽度、高度及入口流速对散热面积、冷却液动力粘度等因素的影响,流道宽度为0.9mm,高度为1 mm,流速为1m/s时散热效果最优。最后把微流道和翅片式结构结合使用,结果表明:芯片结温比无散热结构时降低了37.61℃,微流道翅片式结构散热效果更具优势。
【关键词】：船舶大功率LED照明灯 翅片式散热器 微流道散热器 仿真分析
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景和意义9
• 1.2 研究现状9-12
• 1.2.1 国内外翅片式散热器研究现状9-11
• 1.2.2 国内外流道散热研究现状11-12
• 1.3 课题来源及论文研究内容12-13
• 1.3.1 课题来源12
• 1.3.2 论文研究内容12-13
• 第2章 大功率LED照明灯散热分析13-25
• 2.1 结温对LED芯片性能的影响13-14
• 2.1.1 结温对光通量的影响13
• 2.1.2 结温对光波长的影响13-14
• 2.1.3 结温对正向电压的影响14
• 2.2 热传递理论与流体控制方程14-17
• 2.2.1 热传递理论14-16
• 2.2.2 流体控制方程16-17
• 2.3 LED灯具结构17-22
• 2.3.1 基板18
• 2.3.2 热界面材料18-19
• 2.3.3 热阻模型分析19-22
• 2.4 LED灯具散热技术22-24
• 2.4.1 自然对流散热22
• 2.4.2 强制对流散热22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 翅片式散热器散热性能研究25-41
• 3.1 翅片式船用LED灯试验测量与模拟计算25-32
• 3.1.1 LED灯简介25-26
• 3.1.2 试验测量26-28
• 3.1.3 基于FLOEFD模拟计算28-31
• 3.1.4 试验测量与模拟计算结果对比分析31-32
• 3.2 翅片结构单一因素对翅片散热性能的影响32-37
• 3.2.1 翅片高度对散热器散热性能的影响32-33
• 3.2.2 翅片厚度对散热器散热性能的影响33-34
• 3.2.3 翅片长度对散热器散热性能的影响34-35
• 3.2.4 基底厚度对散热器散热性能的影响35-36
• 3.2.5 翅片数目对散热器散热性能的影响36-37
• 3.3 船舶环境因素对翅片散热性能的影响37-40
• 3.3.1 环境温度对散热器散热效果的影响37-39
• 3.3.2 环境湿度对LED灯具散热效果的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 微流道散热器散热性能研究41-52
• 4.1 微流道宽度理论优化41-42
• 4.2 微流道结构单一因素对散热性能的影响42-49
• 4.2.1 边界条件42
• 4.2.2 微流道宽度仿真分析42-45
• 4.2.3 微流道高度仿真分析45-46
• 4.2.4 冷却液入口流速仿真分析46-49
• 4.3 翅片微流道式散热器在船舶LED灯具上应用49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 总结与展望52-54
• 5.1 全文总结52
• 5.2 展望52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-57

【参考文献】

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1 张彦敏;;新型船用照明灯具的研制[J];舰船科学技术;2011年10期

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本文编号：820087