摘 要:采用微通道致冷技术，设计了大功率LED阵列封装的微通道致冷结构，并应用热分析软件模拟了其热性能，探讨不同鳍片结构尺寸、流速、功率等参数对LED多芯片散热效果的影响。文中提出了采用交错通道以提高LED封装的散热能力，模拟结果显示，交错微通道致冷的封装结构能很好地满足大功率LED阵列的散热需要。
Abstract:The packaging structure of high power LED arrays integrated with microchannel cooler has been discussed. Detailed heat transfer performanch has been analyzed using the finite element analysis（FEA） technology. The effects have been discussed on the cooling of multi-chip LED module with different internal fin geometry of module, velocity of flow and total power. The cooling scheme has been optimized by using staggered fins in microchannel coolers to increase the heat transfer coefficient of the multi-chip LED module packaging. The result shows that the packaging structure of the microchannel cooler with staggered finscan achieves good thermal performance for high power LED array.
关键词:大功率LED；微通道；交错鳍片；散热；封装；
Key words:high power LED;microchannel, staggered fins; cooling; packaging；
1、引言
LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有强大的市场潜力，而大功率LED被业界认为是照明光源市场的主要方向。目前大功率LED芯片的流明效率可达50 lm／W。为实现普通照明所需的1 000 lm 的光通量，必须尽可能提高单个芯片的输出光通量。出光效率一定时，可以通过提高芯片功率来获得更大光通量，但这要受到散热条件的制约。当前水平下，大功率LED只能将10 ～20 的输入功率转化为光能，而其余80 ～90 转化成了热能[1]。如果热量不能及时有效地散出，将导致LED芯片的结温过高，出光效率和芯片寿命降低(为了保证LED芯片的寿命，一般要求结温控制在120℃ 以下)。因此，如何及时消除因耗散功率所转化的热量，有效解决散热冷却问题就成为研制大功率LED必须攻克的技术之一。
传统的冷却方式以气冷散热为主，但以目前电子器件所产生的高热量而言，气冷已无法全部将能量带走，且空气对流热传系数无法随流速增加而无限增加。由于水的热传导性比空气好，且利用液体冷却方式在封闭的空间里不会产生不必要的余热，因此水冷散热系统或模块具有很大的开发价值和可行性。微通道散热器是一种新型的器件冷却技术，具有很强的散热能力。其结构通常由热传导率较高的材料(如硅、铜或铝等)利用精密机械或微制造技术来加工。由于微通道的特征尺寸一般在10 m 到1 000扯m之间，具有较大的体积／面积比、较高的对流热传导系数、较小的质量和体积等优点，非常适合于微型器件的封装冷却。 |
