新型固态照明光源LED（Light Emitting Diode）具有节能环保、使用寿命长等诸多优点，被公认为第四代照明光源。随着LED产业的快速发展，LED光源向着小型化、高亮度、大功率方向发展。这就加剧单颗芯片的热流密度，致使结温上升，严重影响LED的性能与寿命。因此，散热问题一直制约着LED的发展。传统的风冷散热已经不能满足其散热要求，寻找新的散热方式对于确保LED的正常工作以及延长其寿命具有深远的意义。本文提出了面向大功率LED水冷散热系统，设计与制造了微型换热器并搭建了实验平台对其性能进行测试。本文的主要工作如下：（1）设计了一款面向大功率LED水冷散热的微型换热器，其既可用于微通道水冷散热又可用于多孔材料散热。为了研究微通道结构对换热器性能的影响，本文设计四种不同结构的微通道式换热器。同时设计了用于填充多孔铜纤维毡的换热器型腔。（2）利用FLUENT软件模拟仿真了四种不同结构的微通道式换热器对芯片表面的散热性能。分析了输入功率、入口流量以及微通道结构等因素对大功率LED模块温度场的影响，并对相关参数进行了选择。分析了微通道流速分布对大功率LED散热的影响机制，结果表明深宽比越大的微通道式换热器对芯片表面的散热性能越好。（3）搭建了基于安捷伦数据采集仪以及压力变送器的实验系统对微通道式换热器的性能进行实验研究，实验结果表明：深宽比越大的微通道式换热器对芯片表面的降温效果效果越好，而其进出口压降也越大。同时将实验结果与仿真模拟结果进行了对比分析，仿真模拟结果与实验结果基本上吻合。（4）采用多齿刀具加工制造了连续型铜纤维，应用固相烧结技术对铜纤维烧结毡的烧结工艺进行了实验研究。实验结果表明：铜纤维毡的最佳烧结工艺参数为900℃，保温时间为60min。同时对铜纤维烧结毡烧结成形进行分析，从理论上分析了铜纤维毡烧结成形的可能性。（5）研究了单一型以及复合型多孔式换热器的性能。根据孔隙率的不同以及复合形式的不同，对其性能进行了比较。实验结果表明：孔隙率越大的多孔式换热器进出口的压降越小。在三种不同孔隙率中，孔隙率为80%的多孔式换热器对芯片表面的散热性能最好。在对三种不同复合形式的多孔式换热器的性能研究中，其中综合孔隙率越大，其进出口压降越大；综合孔隙率越小，其对芯片表面的散热性能越好。同时将微通道式换热器与多孔式换热器进行了对比分析，结果表明在相同的入口流量下，微通道式换热器的进出口压降小于多孔式换热器，但是多孔式换热器对芯片表面的散热效果优于微通道式换热器。