UVLED光源与散热性能的研究

在UV-LED系统的散热领域，传统的风冷散热器和液冷散热器已无法满足日益增长的散热需求。为了更有效地解决这一问题，科研人员不断推陈出新，研发出了诸如热电制冷、液态金属冷却等新型散热器，这些创新成果为UV-LED 系统散热难题的破解开辟了崭新的途径。

在热电制冷散热这一范畴内，半导体制冷片（TEC）无疑是关键所在。半导体制冷片是依据帕尔帖效应运作的制冷元件，其原理是当直流电穿过由两种不同半导体材料构成的热电偶时，热电偶的两端会产生温差，一端吸热从而实现制冷效果，另一端则放热。这种独特的工作原理赋予了半导体制冷片结构紧凑的特性，使其在对空间有严格要求的环境中脱颖而出。

比如在一些小型化、精密化的UVLED设备中，其紧凑的结构不会占据过多空间，满足了设备的设计要求。 然而，半导体制冷片并非十全十美。它的制冷能力存在一定局限，能够处理的热通量通常较低，这一短板使得它在高功率散热场景中有些“力不从心”。

不过，对于低功耗的UV系统而言，半导体制冷片却是理想的散热选择。就像 Fredes 等人针对UV-C LED的热电制冷装置展开的研究，他们运用适当的 PID 控制，通过精准的控制算法对半导体制冷片的工作状态进行精细调节，成功验证了深紫外光LED结温控制策略。这一策略的应用有效延长了 LED 的使用寿命，充分展示了半导体制冷片在低功耗UV系统散热中的积极作用。

某研发团队将深紫外LED芯片及电路集成在TEC器件上，在改变输入电流的情况下进行对比实验，结果显示，与未加TEC的情况相比，结温显著下降。除此之外，也提出的将半导体制冷模块与翅片强制对流散热相结合的方案，更是为散热问题提供了新的思路。翅片的加入增大了散热面积，提高了散热效率，这种组合式散热方法在温度控制方面表现出色，为UV-LED系统散热提供了更优质的解决方案。 与此同时，传统液冷散热中冷却剂水在室温下低热导率[0.6 W/（m – K）]的问题，严重限制了其对流换热能力。这促使研究人员积极探索更高效的冷却剂，液态金属冷却技术也因此应运而生。

镓这种金属具有诸多优异特性，其高导热率能够快速传导热量，强导电性在某些特殊应用场景中也具有优势，良好的流动性则保证了它在散热系统中能够顺畅地循环，从而高效地将热量带走。在相关实验中，当功率密度达到 939.9 W/cm²，工作电流为 122.1 A 时，芯片结温仅为 79.7℃，这一出色的实验结果确凿地证明了该液态金属散热系统卓越的散热性能。

液态金属散热技术不仅可以有效降低芯片温度，增强UV-LED系统的稳定性和可靠性，而且其良好的导热性和流动性能够确保热量快速传递，因此成为近年来散热研究领域的热点，极有可能成为解决大功率UV – LED散热问题的关键手段。 此外，还有一种值得关注的新型散热器——金刚石-铜（DAC）散热器。

将DAC 散热器运用了复合电镀技术，将金刚石颗粒与铜巧妙地结合在一起。金刚石以其极高的导热性，成为热量传导的“高速通道”，而铜良好的导电性则保障了散热器在电气性能方面的稳定。在 350 mA 的工作电流下，使用DAC散热器的UV-LED表面温度低于相同条件下的纯铜散热器，这一对比清晰地表明了DAC 散热器更胜一筹的散热性能。不仅如此，UV-LED的输出功率和功率效率也都得到了提升，这对于UV-LED系统整体性能的提高具有至关重要的意义。

综上所述，这些新型散热器在UV-LED系统散热中展现出了非凡的应用价值。它们各有所长，无论是低功耗还是高功率的UV-LED 系统，无论是对空间有特殊要求还是对散热效率有更高追求的应用场景，都能找到合适的散热解决方案。随着科技的持续发展和创新，这些新型散热器必将获得更广泛的应用，为UV-LED 技术的蓬勃发展筑牢散热保障这一关键基石。