基于EHD的LED前照灯散热研究

发布时间：2017-09-02 09:12

  本文关键词：基于EHD的LED前照灯散热研究

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【摘要】：汽车照明系统作为汽车上必不可少的零部件之一,其能耗在日常驾驶总能耗中占到较大比重。在节能减排的背景下,高效节能、安全可靠的汽车照明技术至关重要。作为二十一世纪的“绿色光源”,LED前照灯的普及与应用将成为汽车照明技术发展的必然趋势。然而,目前高功率LED工作时面临着结温过高的问题,会导致其发光波长发生偏移、光效下降甚至寿命急剧衰减等问题。因此,LED芯片的散热在很大程度上影响着其广泛应用。高效可靠的散热技术是实现LED产业化的重要手段之一。针对目前诸多散热技术的缺陷,提出了采用基于EHD的散热方式对LED前照灯进行热管理的方案。设计和制作了离子风散热系统,搭建了EHD散热试验平台,对LED前照灯进行散热研究。研究结果如下:(1)对电晕放电现象及电学性能进行初步探索了解,为后续的研究试验奠定了理论基础。负电晕放电比正电晕放电更加稳定,相同电压下产生的电晕电流更大;负电晕放电的启动电压低于正电晕,并且电晕电流与电晕电压满足汤生放电关系式,即电晕电流的平方根与放电电压呈线性变化的关系;相比于正电晕放电,负电晕放电能够在更小的放电电压区间下进行产生离子风,对LED芯片进行冷却降温,并且散热性能优于正电晕。(2)通过试验对比,研究了放电电压、电极极性、芯片功率、网电极数目、电极排布形式以及放电间距等对装置散热性能的影响,据此优化了EHD装置的结构,最终得出最优的散热方案:当放电间距为10mm,电晕功率为1.5W,采用1×11阵列、20目网电极进行负电晕放电时,散热系统可以实现最好的散热效果。(3)采用最优的散热方案,模拟汽车前照灯的工作环境,对LED芯片进行散热试验,并通过和压电风扇进行对比,验证了EHD方式的可能性。EHD散热系统可以实现与压电式风扇接近的散热效果。相对于现有散热方式,具有无振动、低噪声、高效节能、可靠耐用的优点。
【关键词】：EHD 汽车前照灯 LED 强化传热 结温 热阻
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.65
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 研究背景及意义9-15
• 1.1.1 汽车前照灯发展历史9-12
• 1.1.2 LED在汽车前照灯中的应用12-14
• 1.1.3 LED前照灯应用中的关键问题14-15
• 1.2 LED散热技术研究现状15-21
• 1.2.1 传统散热技术研究现状15-18
• 1.2.2 EHD用于散热的研究现状18-21
• 1.3 EHD散热技术21-26
• 1.3.1 离子风产生的原理21-24
• 1.3.2 EHD强化散热机理24-26
• 1.3.3 EHD散热的技术优势26
• 1.4 主要研究内容26-28
• 第二章 EHD散热装置设计及试验系统搭建28-36
• 2.1 离子风散热系统28-32
• 2.1.1 发射电极29-30
• 2.1.2 网状接收电极30-31
• 2.1.3 散热翅片+LED31-32
• 2.2 LED散热性能测试系统32-34
• 2.3 测试系统误差分析34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 EHD强化传热性能试验36-56
• 3.1 LED芯片及测温点布置36-38
• 3.2 电晕放电性能分析38-41
• 3.2.1 电晕放电现象38-39
• 3.2.2 放电间距对启动电压和场强的影响39-40
• 3.2.3 电晕电流随电压的变化40-41
• 3.3 离子风作用下的散热性能研究41-54
• 3.3.1 放电电压、电源极性的影响41-43
• 3.3.2 电晕放电功率的影响43-44
• 3.3.3 芯片输入功率的影响44-46
• 3.3.4 网状电极目数的影响46
• 3.3.5 电极布置形式对散热性能的影响46-52
• 3.3.6 放电间距对散热效果的影响52
• 3.3.7 热阻和平均换热系数随电压的变化52-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 LED前照灯散热试验56-62
• 4.1 LED前照灯光源56-57
• 4.2 试验结果与分析57-61
• 4.2.1 不同环境温度下的散热效果57-58
• 4.2.2 EHD与压电风扇散热性能的对比58-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 总结展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 工作展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 在校期间的学术成果及发表的学术论文70-71

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本文编号：777650