从影响大功率LED冷却性能的各级热阻占总热阻的比例入手，本项目在芯片光热转换的量子效应、芯片与外部热沉间的界面热阻及相变热沉三个层面，全面系统地研究了LED冷却问题，体现了与其他研究不同的学术思路。系统集成了三个层面的研究成果，提出并实施了一体化大功率LED冷却方案和技术，形成了从理论、实验乃至关键技术的系统成果，具体如下：

（1）建立了耦合LED量子效应的热传导数学模型：已有热物理问题研究，很少耦合量子效应。我们率先研究了量子与热传导的耦合效应，建立了LED光热转换数学模型，提出了新型LED电子阻挡层的多量子阱结构及新型AlGaN尾垒渐变结构。这两种结构均显著提高LED内量子效率及发光效率。项目从热物理、量子力学及材料科学的交叉层面，为发展新的LED量子阱结构及优化新的LED基底材料奠定了科学基础。

（2）多尺度结构相变冷却器理论与技术：从分析相变传热不同过程依赖单一尺度带来的冲突入手，尝试了金属粉体掺盐烧结方法，构建多尺度流体网络，调控气液两相在不同时空尺度上的相分布，自组织多相流动结构，解决了不同过程依赖单一尺度带来的冲突。采用该多尺度结构，系统研究了池沸腾传热，发现其临界热流密度是光表面的3.7倍（国际先进指标）。采用该多尺度结构，研制了蒸汽腔及回路热管，性能指标远高于文献中报道的数据。例如，回路热管大大缩短了启动时间，在40W/cm²时，温度为63℃,其临界热流密度是文献报道数据的1.7-6.7倍，反重力工作时具有优异性能。为高热流密度装置冷却提供了新的原理和方法，反重力运行为航空航天微重力运行提供了理论依据。

项目研制成功一体化多尺度结构及扩展冷凝端LED冷却器，所达到的指标优于现有同类产品，对于300W大功率LED,重量从传统冷却器的7kg下降到2.7kg,温度从85℃下降到60℃，对电子等产业具有非常大吸引力，获得2012年中关村半导体照明产业联盟颁发的“优秀创新产品奖”。