【摘 要】
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电子器件功率的增大与封装体积的减小,导致散热已经成为高端电子产品设计中的一个瓶颈问题。为了解决大功率LED(Light-Emitting Diode)和室外通信基站中的高热流管理问题,本文
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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电子器件功率的增大与封装体积的减小,导致散热已经成为高端电子产品设计中的一个瓶颈问题。为了解决大功率LED(Light-Emitting Diode)和室外通信基站中的高热流管理问题,本文一方面对近年来新兴的液态金属散热方式进行了尝试;另一方面,考虑到传统的空气冷却依然是当前的主流冷却方法,本文还研究了大功率LED的新型空气冷却散热结构以及笔记本孔板散热器的空气阻力特性。全文主要进行了以下几个方面的研究:
(1)大功率LED灯的液态金属冷却方法实验研究
首次将液态金属散热方法引入到LED灯中,并在研制原型样机的基础上证实了新方法的高效性。实验结果表明液态金属散热系统具有良好的热传输能力,能快速转移LED灯所产生的热量。此外,还进一步评估了不同电磁泵输入功率、肋片及风扇对系统散热效果的影响。
(2)大功率LED前端高速气流外掠芯片表面冷却及侧面送风冷却方法
通过热阻分析、数值模拟及原理性实验来评估高速气流外掠芯片前端直接冷却方法的可行性;此外,设计了一种侧面出风冷却LED整个芯片模块的新型散热封装系统,建立了对应的3-D传热学模型,对新系统在不同风压,不同出风口结构和不同LED热功率条件下的散热性能进行了评估。这两种新型空气冷却方法为大功率LED的热管理开辟了新途径。
(3)小型室外通信基站的热管理方案研究
针对某小型商用室外通信基站,为其设计了四种不同的热管理方案:传统型自然对流冷却、液体(水)对流加强换热冷却、远端散热冷却(水)和远端散热冷却方案(液态金属)。然后,分别设计了采用蠕动泵和电磁泵驱动的液态金属散热系统各一套。数值计算和实验结果均表明液态金属是可用于室外通信基站散热的良好冷却流体。
(4)孔板散热器空气阻力特性研究
为进一步推动液态金属散热器在笔记本中的应用,用三维CFD软件研究了笔记本出风口孔板散热器紧凑性与空气阻力特性的关系。为液态金属散热器在笔记本中的应用打下了一定基础。
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