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　　大功率LED照明屬固態(tài)照明，具有壽命長、安全環(huán)保、高效節(jié)能、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但尚有一些技術(shù)急需解決，主要為：光提取效率低、發(fā)熱量大、價格較高。目前LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到10％～20％，80％～90％的能量轉(zhuǎn)化成了熱量，使得大功率LED的熱流密度超過150W/cm²，而常規(guī)的銅/鋁散熱翅片一般僅能滿足50W/cm²散熱需求。如果熱量不能及時有效地散發(fā)出去，將會使LED芯片結(jié)溫升高，從而導(dǎo)致輸出光功率減小、芯片蛻化、波長“紅移”、器件壽命縮短等不良后果。因此，如何解決散熱問題成為LED推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　一、LED器件的散熱分類

　　LED器件的散熱分為一次封裝散熱和二次熱沉散熱兩部分，一次封裝散熱主要是通過改善LED自身封裝材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱，二次熱沉散熱主要是通過設(shè)計開發(fā)外部的熱沉結(jié)構(gòu)對LED進(jìn)行熱控制。因此，要真正實現(xiàn)大功率LED的有效散熱，需同時解決好一次散熱和二次散熱問題。

　　常見的二次熱沉散熱結(jié)構(gòu)是將多顆大功率LED陣列在鋁熱沉上，如圖1所示。

圖1 典型二次熱沉散熱結(jié)構(gòu)

　　隨著應(yīng)用LED功率的增大，出現(xiàn)了熱管散熱、液體冷卻散熱、熱電制冷散熱等新型二次熱沉散熱結(jié)構(gòu)。魯祥友等提出了一種將大功率LED散熱和回路熱管傳熱相結(jié)合的用于大功率LED冷卻的熱管散熱器，并對其傳熱性能和整體的均溫性進(jìn)行了實驗研究。袁柳林設(shè)計了大功率LED陣列封裝的微通道制冷結(jié)構(gòu)，并用熱分析軟件模擬了其熱學(xué)性能及其參數(shù)的影響。唐政維等設(shè)計了一種采用半導(dǎo)體致冷技術(shù)散熱的集成大功率LED，不僅散熱效果良好，且還可以使LED器件在高溫、震蕩等惡劣環(huán)境中正常工作。PetroSki開發(fā)了一種新型熱沉來實現(xiàn)大功率LED的冷卻，該熱沉基于自然對流實現(xiàn)換熱，采用圓柱結(jié)構(gòu)，周圍布滿了縱向分布的翅片，該設(shè)計可實現(xiàn)散熱效果各向同性。S.W.Chau等提出了一種采用電流體動力學(xué)方法（EHD）冷卻LED的裝置，由氣體放電得到離子風(fēng)進(jìn)行強迫對流散熱，其對流換熱系數(shù)是自然對流的7倍，使熱沉溫度保持在20～30℃，并研究了不同條件下的散熱效果。LiuChunkai等人將硅基熱電制冷器（te）與倒裝大功率LED集成，研究了大功率LED的性能，證實硅基熱電制冷器的熱阻可降低至零，并能有效提高出光效率，降低Pn結(jié)結(jié)溫，是一種有效的主動冷卻方式。

　　當(dāng)前眾多LED路燈示范工程中大部分采用全鋁熱沉作為二次熱沉散熱結(jié)構(gòu)。

　　隨著微熱管技術(shù)的發(fā)展及LED器件功率的增大，微熱管技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到LED器件的二次熱沉散熱結(jié)構(gòu)中。為了研究不同熱沉結(jié)構(gòu)的實際散熱效果，本文設(shè)計了具有三種不同熱沉結(jié)構(gòu)的大功率LED照明裝置，并對其散熱性能進(jìn)行了實驗對比。

　　二、大功率LED照明裝置典型熱沉結(jié)構(gòu)性能分析

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