电子产品世界

使用何种表面材料(辐射率最高为接近于1)，辐射散热在相对好的自然散热模组中最大不会超过总换热量的10%左右，且技术相对单一且成熟，在此不讨论。

　　从理论上讲，如果使用每颗功率较低的分散LED且每颗LED热沉的散热面积足够大，则LED照明系统的散热就不成为技术问题。但由此会产生LED的重量、配光、造型等各方面的实际问题，因此，对于超大功率LED(尤其是聚光灯、工矿灯及大功率路灯)，散热就成为了LED照明系统的主要技术问题。

　　当不考虑LED内部热阻时，一个有效的LED外部散热器(或称散热模组)需要解决三个层次的传热问题：一是要将大功率集中发热体(高热流密度)的热量通过基座低热阻有效吸收与扩散形成相对低热流密度的热量;二是将相对低热流密度的热量能尽可能有效地传输到散热模组的本体，使得本体表面温度尽可能均匀一致(使得翅片效率接近于1);三是散热模组的自然空气对流散热要优化。

　　针对第一个传热问题，传统上低热阻有效吸收与扩散高热流密度发热体热量的最简单方法就是利用高导热材料如铜、铝材料做基材(支架或热沉基座)，但当热流密度较高时，发热体中心热量还是很难有效扩散开来，造成中心部温度过高。对于超大功率的集成LED光源，传统的金属导热无法解决其中心温度过高的难题。针对第二个传热问题，目前最通常的办法是采用铝翅片来实现模组本体内部的导热。很显然，为了达到翅片有效导热(高翅片效率)，铝翅片的厚度要求厚，使得高度受到很大的限制(过高翅片效率降低)，造成散热模组的重量大，单位重量的散热量小，最关键的是无法解决集成光源中心部位温度过高的难题。因此，近年来发展出了VC(蒸汽腔，又名均温板，最初主要用于CPU的散热)、微槽群蒸发器、热柱等来替代支架、热沉本体导热的相变技术及其功能性传热器件。针对第三个问题，目前对于全翅片式散热器(主要用于分散光源)，可采用小模块组合式解决整体式模组中心部位散热不利的问题。而用于超大功率或者集中光源的散热模组，目前采用VC、微槽群蒸发器、热柱等散热模组都没有或者很难实现理想的空气对流模式。　　微热管可实现传热强化

　　微细热管与常规热管最大区别在于微热管内单位蒸汽流量的壁面比表面积提高，因而可实现传热的强化。

　　出于为电子器件冷却的目的，Cotter在1984年提出“微型热管”的概念以来，微型热管的结构经历了重力型、具有毛细芯的单根热管，到具有一簇平行独立微槽道的平板热管，进而发展到内部槽道簇之间通过蒸汽空间相互连通的形式。近十几年来，用于冷却电子元器件的微热管技术得到了很大的发展，国内外有许多学者进行了研究。但至今没有成熟的技术与产业化产品。

　　从传热观点看，微细热管与常规热管最大的区别在于微热管内单位蒸汽流量的壁面比表面积大大提高，因而可以实现传热的强化。平板微热管阵列(micro-heatpipearray)，即将多个同时形成的、彼此完全独立的微细热管组合在一起(而不仅仅是微通道阵列热管)，各个微细热管间不连通，且每个微热管内表面可带有微槽群等强化换热的微结构。这样的平板微热管阵列与现有的平板热管和单根微热管相比，特点在于：第一，多根微热管并联解决了微热管由于微尺度造成的热输运能力小的问题;第二，内部的结构使得相变换热面积大大增加。因为微热管之间的铝质壁面具有很好的导热性能，能够将加热面的部分热量传导到与其相对的微槽面上，在整个微热管的周面都有相变发生。无论蒸发段还是冷凝段，单位蒸汽流通量的散热能力得到极大强化。第三，微细热管之间的间壁在结构上起到了“加强筋”的作用，大大增强了平板微热管阵列的承压能力。第四，平板微热管阵列的外形扁平，能够方便地与换热面贴合，克服了常规圆形截面的重力热管需要增加特殊结构才能与换热面紧密贴合的缺点，减小了界面接触热阻。

　　平板微热管阵列材料为铝合金，宽度、长度、厚度可任意调整，内部有一定数量和尺寸相同的、并排排列彼此独立的微细热管，每个微热管内有微槽群结构。这种结构使得平板微热管阵列具有很高的可靠性，即使出现其中某个微热管损坏的情况，其他独立的微热管仍然可以正常工作，因此平板微热管阵列的可靠性远远高于连通结构热管的可靠性。

　　平板微热管阵列是种具有超导热性能的导热元件，其表观热传导率是同样金属材质热传导率的5000倍以上，是具有同样断面积的传统圆形热管的换热能力的10倍。利用平板微热管阵列技术，每平米为200～400根，独立运行的微热管是高传热性、高可靠性;微热管阵列应具有承压能力强、能够与换热表面很好贴合、热输运能力强、性价比高等特点。能够解决目前电子芯片散热、LED灯散热等领域内高热流密度的散热问题。

　　微热管阵列具有高效吸热性

　　微热管阵列因为同时具有高效吸热、传输及高效放热特性，因此可以基本解决各种LED的散热难题。

　　热管的性能表观评价方法主要是测量热管沿轴向的温度均匀性。热管的响应时间则取决于其材料(包括金属材料及工质)的热容。为了评价制作的平板微热管阵列，用50cm长的热管进行了均温性及热响应时间的测试。实验时在热管垂直方向布置4根T型热电偶，分别位于热管的蒸发段、绝热段和冷凝段。

　　实验数据表明，平板微热管阵列具有很好的均温性。从蒸发段到冷凝段的温度差在1℃以内，热响应时间在80s以内。

　　通过对基于平板微热管阵列的功率型LED照明装置的几种不同组合形式进行试验测试，分析了平板微热管阵列与散热器的接触面积、微热管阵列热运输长度、接触热阻对基于平板微热管阵列的功率型LED照明散热装置的影响，包括管板接触面积对装置的传热影响、接触热阻对平板微热管阵列LED传热装置的传热影响和U形平板微热管阵列的LED照明散热装置的性能。

　　微热管可以随意组合成一定宽度的平板微热管阵列，且微热管可以任意弯折，且传热效果在较低的热流密度下无明显变化。U形微热管阵列是一种由实验证明传热性能良好的微热管阵列的弯折形式。

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