基於熱聲效應的功率型LED強化散熱機理研究

《基於熱聲效應的功率型LED強化散熱機理研究》是依託浙江大學，由孫大明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於熱聲效應的功率型LED強化散熱機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：孫大明
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本課題以LED晶片、封裝結構、散熱器、外部氣流場構成的整個系統為研究對象，深入探究散熱過程機理，致力於全面揭示功率型LED的強化散熱機理。在理論方面，基於DES（Detached Eddy Simulation）算法和流固耦合理論，利用計算流體動力學方法建立包含LED模組、散熱器和外部氣流場的整體數學模型，對模型數值求解，研究LED封裝結構、散熱器結構型式和外部氣流場條件對散熱過程的影響規律。拓展微型熱聲發動機理論，發展面向對象的LED散熱策略；在實驗方面，搭建功率型LED器件的熱管理平台，積極運用面向對象的散熱策略，研製能量轉換型熱聲散熱器，將LED晶片所產生熱量高效轉移的同時轉換成可直接利用的聲場能。通過理論建模、數值計算和實驗三種研究手段的有機結合，探索強化功率型LED散熱的有效途徑，為實現功率型LED器件的高效散熱奠定理論基礎。

結題摘要

本課題以LED晶片、封裝結構、散熱器、外部氣流場構成的整個燈具系統為研究對象，深入探究LED燈具的散熱過程機理，致力於全面揭示功率型LED的強化散熱機理。經過三年深入和系統的研究，已取得一系列研究成果，完成了既定研究計畫。 在理論方面，基於DES（Detached EddySimulation）算法和流固耦合理論，利用計算流體動力學方法建立了包含LED模組、散熱器和外部氣流場的整體數學模型，對模型數值求解，研究了LED封裝結構、散熱器結構型式和外部氣流場條件對散熱過程的影響規律。拓展熱聲熱機和微型熱聲發動機理論，深入研究了熱聲起振機理，探究了降低熱聲發動機起振溫度的有效途徑，使熱聲系統可以在小溫差下工作，為利用熱聲方法有效控制LED燈具的溫升奠定理論基礎。利用熱聲學、流體力學、電學基本理論，將直線發電機與熱聲技術結合起來，建立了完整的熱聲發電系統的數學物理模型。發展了面向對象的LED散熱策略。在實驗方面，參照歐洲相關測試方法和標準，搭建了一個功率型LED器件的熱管理研究平台，測試條件可以與數值仿真條件相對應。對一系列LED燈具開展了系統的實驗研究，包括大功率LED球泡燈、LED射燈、LED路燈等，通過對比數值模擬結果與實驗測試結果，驗證了數值模型的正確性，同時揭示了實驗方法無法直接測量的參數變化規律，如LED燈具外部氣流的速度分布、密度分布和局部細緻的溫度場。積極運用面向對象的散熱策略，將熱聲冷卻系統小型化，創新性地提出了壓電驅動器驅動的熱聲制冷機原理機，拓展了熱聲熱機的研究和套用領域。 本課題通過理論建模、數值計算和實驗三種研究手段的有機結合，利用熱聲理論和技術原理，探索了強化功率型LED 散熱的有效方法和技術途徑，為實現功率型LED 器件的高效散熱奠定了理論基礎。