基于微喷射流的高功率LED芯片散热的研究

发布时间：2017-06-30 02:01

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【摘要】：由于没有有效的散热,LED芯片实际的发光效率很低,迫切需要解决其散热问题。本文研究的微喷射流系统利用的是冲击射流,冲击射流具有较高的换热系数,是解决大功率LED散热的潜力方案。 通过数值模拟的方法,围绕着微喷器件,本文主要从以下方面研究：芯片热流密度、进口流速、微喷组数、微喷半径、微喷器件上下腔体的高度、进口水温。进口流速为0.8m/s,芯片组数为2×2组时,微喷组数为2×2组的散热效果优于其它组数,喷嘴半径为0.2mm时,散热效果最好。微喷上、下腔体的高度越小越好,高度同时变小,散热效果更佳。 优化微喷的结构,从以下方面研究：进出口的数目、微喷的形状、芯片组的数目,并与无微喷的结构进行比较。一个进口,两个出口,其散热效果优于一个进口,一个出口。三种位置关系中,两个出口在一条直线上,进口与出口成垂直关系时效果最好。喷嘴的形状为圆锥柱体时,随着上下半径之比的增大,其散热效果越差,上下半径之比越小越好。微喷射流进行散热时,一定要选择好合适的微喷组数,微喷半径,否则其效果反而不如直接用水进行冷却。 数值模拟中工作介质是水,首次探讨将制冷剂作为工质,依据选择的背景及选用原则初步选择出六种常用制冷剂,分别为R22, R123, R134a, R290, R407C, R410A,分析各个制冷剂的性能,为后续研究提供一定的参考。
【关键词】：微喷射流 LED芯片 高功率 散热 数值模拟 工质
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK123
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 图表目录10-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究的背景及意义12-16
• 1.2 芯片的冷却方式16-17
• 1.3 LED的散热方案17-21
• 1.4 国内外LED散热研究的现状21-24
• 1.5 本文主要研究内容24-25
• 2 数值模拟方法25-34
• 2.1 基本控制方程25
• 2.2 湍流研究的数值方法25-27
• 2.2.1 直接模拟26
• 2.2.2 大涡模拟26
• 2.2.3 应用雷诺时均方程的模拟方法26-27
• 2.3 壁面函数法27-28
• 2.4 边界条件的设置28-29
• 2.4.1 进口边界条件28-29
• 2.4.2 出口边界条件29
• 2.4.3 壁面的边界条件29
• 2.5 网格划分29-30
• 2.6 数值求解方法30-31
• 2.7 Fluent软件简介31-34
• 2.7.1 Fluent软件包的组成31-32
• 2.7.2 Fluent软件的特点及能够解决的工程问题32-33
• 2.7.3 Fluent数值模拟的步骤33-34
• 3 微喷器件的数值模拟研究34-52
• 3.1 芯片功率影响36-37
• 3.2 进口流速的影响37-40
• 3.3 微喷组数的影响40-42
• 3.4 微喷半径大小的影响42-45
• 3.4.1 微喷组为5×5组42-44
• 3.4.2 不同微喷组数下冷却效果的比较44-45
• 3.5 微喷上下腔体高度的影响45-50
• 3.5.1 上腔体高度的影响45-46
• 3.5.2 下腔体高度的影响46-49
• 3.5.3 上下腔体高度同时改变的影响49-50
• 3.6 进口水温的影响50-51
• 3.7 本章小结51-52
• 4 微喷结构的优化研究52-62
• 4.1 进出口的影响52-56
• 4.1.1 一个进口,两个出口52-55
• 4.1.2 两个进口,两个出口55-56
• 4.2 微喷形状的影响56-58
• 4.3 芯片组数目的影响58-59
• 4.4 与没有微喷的结构比较59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 制冷剂作为工质的探讨62-70
• 5.1 制冷剂选择的原则62-63
• 5.2 制冷剂性能比较63-68
• 5.3 基于制冷循环的微喷系统构想68-70
• 6 主要结论与展望70-72
• 6.1 主要结论70
• 6.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈明祥;罗小兵;马泽涛;刘胜;;大功率白光LED封装设计与研究进展[J];半导体光电;2006年06期

2 袁柳林;刘胜;陈明祥;罗小兵;;基于微通道致冷的大功率LED阵列封装热分析[J];半导体光电;2006年06期

3 戴炜锋;王s，

本文编号：500113