EHD 原理介紹
最早發現電暈風現象的研究可回溯至1719 年的Hauksbee，之後的兩個世紀中，包括Newton 、Faraday 、Maxwell 等許多學者都曾研究過此一現象，開始有學者針對其運作機制做更詳細的探討。電液動力學(Electrohydrodynamics; EHD)的主要核心原理為施加電場來影響流場運動的一種機制，其最常被應用的流體為空氣。
當電壓到達門檻電壓(Threshold Voltage)強度時，氣體中靠近電極的部分其絕緣性會被破壞，進而使電極附近開始產生電流的流動。氣體從絕緣體變成導體時常會伴隨著爆裂聲及輝光現象，此現象稱為電暈放電(Corona Discharge)。
EHD 所採用的高壓放電技術，於市面上已有數種產品問世，因各自的產品需求不同，所運用的方式也有所差異。例如負離子產生器，有部分研究指出負離子對人體有益，故此類產品著重於產生負離子。靜電除塵器則是藉著單一方向的電場，使懸浮於氣體中的固態或液體粒子能積聚沉澱的一種設備，將物體上的靜電去除，以達到保護產品的目的。
離子風
當電壓超過門檻電壓之後，位於電極兩端間的空氣因解離成為正離子及自由電子依電場方向造成流動，稱為離子風，其示意如圖一所示。首先由於電場的影響，於發射電極至接收電極間產生的範圍稱為電暈層的區域，在兩電極之間施以電位差，當電位差大於初始電壓(Starting Voltage)時，將使得原本存在於氣體中的少數自由離子受到庫侖力的影響而移動，在移動的過程中，帶有強大動能的自由電子因受到強力電場的作用而被加速去碰撞氣體分子，使得原本處於氣體分子最外層軌域的穩態價電子因吸收到能量而被電離出來，造成氣體的解離，此時新產生的電子加上原本的電子繼續撞擊新的氣體分子，進而產生新的自由電子與正離子，依此原理，可以產生大量的自由電子與正離子，激發出所謂電子湧泉(Electron Avalanches)。
圖一、離子風現象示意圖
崩潰電壓
由研究中指出，氣壓會對火光電壓的數值造成影響，當氣壓偏低時，其電子的自由行程增長，碰撞所產生的電子也隨之增多，因此降低了火光電壓。然而當氣壓持續降低之際，由於空間中所含的氣體分子不足，電子反而無法撞擊到氣體分子，使得火光電壓的值上升。而本實驗中所處環境為一大氣壓，因此符合其定律條件。
高壓電對離子運動的影響
施加不同的正負電壓，其離子的生成機制亦有所差異。以正高壓為例，當施予一正高壓於電極時，其電極周遭的中性氣體分子會被游離成正離子與自由電子，在空氣下常見的正離子以O2+ 及N2+ 居多，正離子所產生的電暈風現象如圖二所示。當新生的電子被自由電子從中性分子激發出來之後，由於外加的電場補充其動能，故動能再度撞擊其他的中性分子而產生新的自由電子，此種自由電子連鎖生成的效應即為電子湧泉效應。
EHD 技術之優點與應用考量
EHD 應用此項技術具有下列的優點：1. 設備成本低廉，裝置簡單，只需一電壓供應器與產生電場的電極即可，且只要更換磨耗電極部分，沒有複雜的機械構造；2. EHD 技術雖是利用高電壓，但其所需要的電流非常小，大約為數微安培；3. 因為電流小，因此EHD 所消耗的功率也非常小，故對LED 散熱問題影響不大；4. 裝置設備小，且電極形狀可以自由調整，機動性強，可應用於各式不同形狀大小的散熱片；5. 可利用調整電場強度來控制風速大小，在無重力下也可使用。
應用EHD 於LED 散熱
首先考慮以陶瓷基板當作散熱模組，陶瓷基板擁有優良的機械強度，具良好的導熱性且高電氣絕緣特性，利用高壓電產生離子風，因此材料絕緣性相當重要。陶瓷基板正中間區域放置LED 之晶片（圖四），因此在中間區域使用裸晶，讓LED發光並產生熱源（圖五），同時利用熱電偶線量測晶片上的真實溫度……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
圖六、平面電極與實驗設備示意
作者：王啟川 / 國立交通大學，郭美佐、陳英洋 / 國立雲林科技大學，楊愷祥 / 工研院綠能所