E平板热管应用与大功率LED路灯的试验研究.docVIP

新型平板热管散热器应用于大功率LED路灯的试验研究 李茂松 车廷建 杨洪武* （大连金三维科技有限公司，大连，116600） （*联系电话E-mail:byjd@） （1） (2) 式中R为散热器的总体热阻，△T为铝基板与环境的温差，P为灯具功率。T1、T2、T3分别为铝基板上的三个热电偶温度，T4为环境温度。 4.1加热功率对散热器散热效果的影响 图5中测点1和测点3分别是平板热管上远离热源的两个测点，测点2和测点4为靠近热源的两个测点，其中，测点1在测点2的正上方，测点3在测点4的正上方。通过四个测点的温度变化情况来考察平板热管的运行情况。从图5可以看出在功率从20瓦变化到56瓦的过程中，平板热管上各个测点的温度基本上同步上升。在对比各个功率段平板热管上的温差发现，30瓦时，平板热管上的温差达到最大值，最大值为1.3℃。图6是基板温度随功率变化的情况，图中数值是通过铝基板上三个测点进行平均而得。基板温度基本随功率的增加而增加，功率在30瓦到40瓦之间变化时，基板温度快速升高，之后温度变化趋于平稳。 图5 热板上各测点温度随功率变化 图6 基板温度随功率变化 图7 热阻随功率变化关系 从图7中可以看出随着功率的加大，热阻呈下降趋势，在20瓦到30瓦的区间，热阻下降明显，这主要是在20瓦阶段，散热器的整体温度较低，平板热管没有完全发挥出作用。随着功率的增加，散热器的整体温度升高，平板热管作用越来越明显，使整体热阻不断降低。 4.2放置角度对散热器效果的影响 为研究放置角度对平板热管以及散热器整体散热效果的影响，在功率为56瓦的情况下，分别把散热器在重力方向上倾斜一定角度进行测量。研究了倾斜角度为0°、30°、60°和90°时散热器和平板热管的各项性能。 图8是平板热管上四个角温度随热管角度的变化情况，从图中可以看出，热管在从0°到60°的变化中，热管上各点温度都是上升的，但上升趋势缓慢，在从60°到90°的变化中，热管上的温度急剧升高。考察各个角度上热管四个点的温度发现在90°时热管上的温差达到最大，最大值为2.4℃，除此之外热管上最大温差为0.6℃。造成这种现象的原因是：1，在热管倾斜角度较小的时候，热管内部的吸液芯通过毛细作用将一部分工质从势能较低的地方传送到势能较高的地方，保证了热管能正常工作。2，当热管倾斜角度较大时，毛细作用不足以将高位沸腾所需的工质都传送到位，热管中出现工质烧干的现象，热管和散热器的温度快速升高。3，在倾斜过程中，翅片位置逐渐从垂直重力方向变为平行重力方向，恶化了翅片散热效果。4，热管在整个试验过程中，只有在90°时其上的温差达 图8 热板上各点温度随角度变化情况 图9 热阻随角度变化情况 到了2.4℃，其它时间都小于1℃，说明热管在整个试验过程中，工作性能良好。图9为热阻随角度变化，可以看出，随着角度的增加，LED的热阻逐渐增加。90°时达到0.47K/W。 图10 铝基板平均温度随角度变化 图11 路基板三个测点温度随角度变化 图10为铝基板温度随角度的变化情况，图中的温度是通过铝基板上三个热偶测得的温度值平均得来的。可以看出随着角度的增加，铝基板的平均温度先缓慢升高，当超过60°时，铝基板上的温度随角度变化快速升高。图11为铝基板上布置的三个热偶的温度值。测点1、2、3分别对应的位置是下、中、上。从图中可以看出，在水平放置时，三个测点的温度相差不大，30°时三者最大温差为1.7℃，60°时温差又缩减为0.7℃，到90°时，温差达到最高为5.1℃。出现铝基板上温度的这种变化主要是因为：随着角度的增大，平板热管以及整个散热器的工作条件被破坏，使得各个部分的温度都升高。在温度升高的过程中，低位地方，由于工质含量充分，能够满足内部沸腾需要，温度上升相对较小。高位部分，由于吸液芯不能将高位沸腾所需的工质完全送达，导致高位温度上升较明显。这种趋势在倾斜角度从60°变为90°时最明显。 结论 平板热管散热器在功率从20瓦到56瓦的过程中，铝基板和热管温度随着功率的增加而增加铝基板上最大温度为42℃。 平板热管散热器在倾斜角度小于60°时，倾斜角度对于散热器效果影响不大，当倾斜角度大于60°时，散热效果急剧恶化，基板温度在倾角为90°基板上最高温度达到52℃。 在平板热管在整个倾斜试验过程中，均温性良好。水平放置30瓦时平板热管上的温差最大，最大为1.3℃，角度测