一种热管散热器对大功率LED 散热效果的研究[4]

　　3 结点温度分析

　　LED 的热量从芯片结点通过金球、衬底、银胶、芯片热沉，最终传递到基板上，表2 为LED 各部分的材料、导热系数、尺寸以及热阻计算结果。

　　本文所采用的80 W 的LED 芯片模组相当于80 个1W 的LED 芯片并联，因此从LED 结点到基板的热阻为：

　　由于铝基板和导热胶的热阻( 10 - 4 ～ 10 - 3 K /W) 远远小于LED 结点到基板的热阻，可以忽略不计.经计算，LED 结点温度为75. 9 ℃，该计算结果略高于LED 结点实际测量温度73. 5 ℃，这是因为芯片热沉材料Cu 的导热系数会略高于264 W/ ( m·K) ，导致了热阻计算结果略高于实际热阻值.

　　4 结论

　　本文详细分析了散热基板———热管散热系统、LED 输入功率、散热器倾斜角度对大功率LED 散热效果的影响，结论如下:

　　1) 在环境温度为22. 0 ℃、自然对流冷却的条件下，本文所设计的散热基板———热管散热系统能有效地控制大功率LED 的结温. 当LED 输入功率为80 W 时，结点温度最高值为73. 5 ℃. 本文所设计的散热系统，与微喷射流冷却和液态金属冷却相比，有望在同等功率条件下，将LED 结温降至更低.

　　2) 散热器倾斜角度对LED 散热有着明显影响. 在LED 输入功率为80 W、散热器倾斜角度从0°到30°之间改变时，散热基板中心温度不超过50 ℃，其中15°左右倾角对应散热效果相对较好，30°左右倾角对应的散热效果最差，这说明本系统适用于LED 路灯散热.

　　3) 本文所设计的散热基板———热管散热系统可以将大功率LED 器件中必不可少的接口电极热沉、绝缘层直接制作在金属散热基板上，实现先成型、后灌装，从而有效减小内部热沉界面的热阻，该技术对于大功率LED 散热研究与应用具有指导意义.衷心感谢袁达忠、李玉华和陈东芳博士的悉心指导与帮助。