发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)具有节能环保、光效高、使用寿命长等优点,现已广泛应用于汽车照明系统中。然而,LED芯片在运行时结温会不断升高,导致其工作性能下降,所以急需寻求一种节能、高效的散热方案。电晕风散热技术可以有效解决LED芯片强化散热的问题,而电晕风的强度是限制电晕风散热技术推广应用的关键因素。针对电晕风散热技术在LED芯片散热应用的难点,本文采用石墨烯和碳纳米管对“针-网”式电晕风散热系统进行强化,设计了石墨烯纳修饰电晕风散热系统和碳纳米管修饰电晕风散热系统,并展开了纳米材料协同电晕风强化LED散热研究。主要的研究工作如下:(1)为探究纳米材料对电晕风散热系统的强化效果,搭建了电晕风性能测试系统和LED热特性测试系统。通过电晕风性能测试系统和LED热特性测试系统对电晕风散热系统进行了试验,探究了纳米材料对电晕风散热系统的电学性能(起晕电压、伏安特性、电场强度、电流密度)和散热性能(电晕风速、能量转化率、LED芯片结温、系统总热阻、平均换热系数)的影响。研究结果表明,经过纳米材料强化后,电晕风散热系统的电学性能和散热性能均得到改善。性能较佳的纳米材料强化电晕风散热系统由碳纳米管修饰针电极、网状接收极和碳纳米管修饰热沉组成。(2)为探究电晕风作用下LED光输出特性的变化,将优化后的纳米材料修饰电晕风散热系统应用于大功率LED芯片散热,并搭建了LED光电性能测试系统、LED发光强度和色度特性测试系统。利用LED光电性能测试系统测量了不同工况下LED芯片的光通量和结温、探究了LED芯片结温对LED光通量的影响。通过LED发光强度和色度特性测试系统探究了电晕风对LED芯片的发光强度、相关色温、显色性指数、色度坐标H-V点和LED芯片发射光谱图的影响。研究结果表明,纳米材料修饰电晕风散热系统改善了LED芯片的光学特性和色度特性。当电晕风散热系统的放电功率为3 W时,LED芯片的结温从64℃下降至36℃,LED芯片的光通量稳定在1438.8 lm左右,而LED芯片的最大发光强度则达到232 cd。电晕风和纳米材料协同作用下,LED芯片的相关色温和显色性指数逐渐提高,LED芯片的色度坐标H-V点分布较为集中,LED芯片发射光谱图的变化也表明了电晕风散热技术能有效改善LED芯片的色度特性。(3)为深入探究纳米材料强化电晕风技术的实用性和耐久性,利用扫描电子显微镜观测电晕放电前后纳米材料修饰针电极的SEM图,分析了纳米材料电晕放电前后表观形貌的变化。利用拉曼光谱仪得到了电晕放电前后纳米材料的拉曼光谱,对电晕放电前后纳米材料的拉曼光谱进行分峰拟合,探究电晕放电对纳米材料化学异相性和物理稳定性的影响。研究结果表明,纳米材料可以有效防止针电极被臭氧等强氧化物质腐蚀,在经历电晕放电后,石墨烯修饰针电极的表观形貌和物化性质发生了明显的变化,而碳纳米管修饰针电极的表观形貌和物化性质在电晕放电前后未发生改变,验证了碳纳米管强化电晕风散热系统的实用性、耐久性和可行性。