1 引言

　　LED作为新一代的照明光源，相比于传统光源具有_[作寿命长、功耗低、亮度高、体积小等优势，因而受到越来越多的关注。LED芯片正朝着小体积和大功率两个方向发展，但是其发光效率目前仅有10% ～20% ，也就是说有高达80% ～90% 的电能直接转化为了热量。目前应用于照明的大功率LED(功率>1W)芯片尺寸大多在1 mm×1 mln以上，热流密度超过了100W/cm ， 如果芯片的热量不能及时散发出去，芯片的结点温度过高会降低其发光效率和可靠性，会使芯片老化甚至失效，这是制约大功率白光LED光源发展的重要瓶颈。为了保证LED器件的正常工作和使用寿命，一般要求结点温度不超过80℃ 。若要实现大功率LED的规模化应用就必须解决其散热问题，对于这方面的问题，无论是从内部材料或封装还是外部辅助工具，国内外已经就此进行了诸多研究。

　　C.C.Hsu等研究了一种可以有效降低热阻的用于LED封装的金属粘结方法。余彬海等人 分析了芯片衬底材料对大功率LED的热特性的影响机制，以三类典型粘接材料为例计算了不同厚度下的热阻。李炳乾采用金属线路板和板上芯片技术，在金属线路板上直接制作反光杯，用以降低系统热阻。

　　Yueguang Deng 等提出了一种利用液态金属(Gain 。)作为介质的循环冷却系统并进行了试验研究，与工作介质为水相比，此系统具有很高的散热能力。鲁祥友 等对回路热管散热装置做了试验，证明其能够满足大功率LED的散热要求。Lan Kim 等建立了热虹吸管散热模型，极大地降低了LED的结点温度。罗小兵 等提出了一种基于微喷射流的大功率LED散热装置，实验结果表明该系统具有极高的散热效率。袁柳林 对LED芯片的交错微流道制冷结构进行了分析，结果显示这种结构能很好地满足大功率LED阵列的散热需要。除此之外还有人对热电制冷用于大功率LED散热做了研究与分析。

　　针对大功率LED的热量管理，本文研制了一种基于热管的散热装置，它利用了热管散热技术与强制对流散热技术，同时利用CFD软件fluent对其散热性能进行了研究。

　　2 微型热管散热器结构与工作原理

　　本散热装置主要由LED发热端、蜂窝蓄热板、热管组成。LED光源固定于蜂窝板上，缝隙由高导热胶填充，以保证充分传热，热管蒸发段镶嵌在蜂窝板内，冷凝段布满散热片。当LED开始工作后，热量由LED传导至蜂窝板，热管蒸发段在此吸热并通过管内介质的相变将热量输送到冷凝段，工作介质由气态变为液态，同时释放热量，热量由管壁输送至散热片，最后通过空气对流把热量散发掉，热管内工作介质冷凝放热后回到蒸发段再次吸热，如此形成一个不问断的工作介质循环流动和热量传递过程。图1是本散热器所用热管的启动性能曲线，可以看出热管在很短时间内达到高温随后保持稳定，这也证明了此热管具有极佳的传热性能。本装置见图2，正是利用了热管的这一特性，快速地将热量导出，避免热量积聚，从而保证LED芯片能够在安全温度下长期而高效地工作。散热装置采用热管为铜一水重力热管，其优点是无吸液芯，工作介质靠重力回流，故制造成本低廉。

图1 热管启动性能曲线

图2 微型热管散热器示意图