基于傳熱基板燈罩自?shī)A緊管燈設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于傳熱基板燈罩自?shī)A緊管燈設(shè)計(jì)摘要傳統(tǒng)的LED管燈因裝配過(guò)慢，裝配方法不夠簡(jiǎn)潔，嚴(yán)重影響了LED照明的快速推廣，而提高裝配效率是改善這一問(wèn)題。本設(shè)計(jì)提供的傳熱基板自?shī)A緊的LED管燈，由于在傳熱基板安裝部上設(shè)置有條形卡槽，可以將傳熱基板卡設(shè)在條形卡槽內(nèi)，不再需要通過(guò)螺釘將傳熱基板固定在散熱器上。本設(shè)計(jì)為基于傳熱基板燈罩自?shī)A緊管燈設(shè)計(jì)，是一種針對(duì)合理照明裝置的支撐、懸掛或連接裝置技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，是一種對(duì)LED管燈進(jìn)行高效快速裝配的方法。設(shè)計(jì)出原理演示模型，并且做出實(shí)物，檢測(cè)在不影響光效的情況下可以達(dá)到預(yù)期的效果。最后仿真了對(duì)流散熱不良的情況下，鋁材料表面氧化和未氧化所具有的不同紅外輻射發(fā)射率對(duì)照明燈具散熱的影響。本設(shè)計(jì)中只涉及管燈。本次設(shè)計(jì)對(duì)于LED照明的快速推廣起到了助推作用。也對(duì)于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的國(guó)策做出了貢獻(xiàn)。關(guān)鍵字：自?shī)A緊；LED管燈；傳熱基板

DesignofselfclampingtubelampbasedonheattransfersubstratelampshadeThetraditionalLEDlampassemblyistooslowandtheassemblymethodisnotsimple,whichseriouslyaffectstherapidpromotionofLEDlighting,andimprovingtheassemblyefficiencyistoimprovethisproblem.TheheattransferbaseplateselfclampingLEDtubelampprovidedbythedesigncanbeclampedinthestripclampgroovebecausethestripclampgrooveisarrangedontheinstallationpartoftheheattransferbaseplate,andtheheattransferbaseplatecannolongerbefixedontheradiatorbyscrews.Thisdesignisbasedontheheattransferbaseplatelampshadeselfclampingtubelampdesign,isadesignforthetechnicalfieldofreasonablelightingdevicesupport,suspensionorconnectiondevice,isanefficientandfastassemblymethodforLEDtubelamp.Theprincipledemonstrationmodelisdesigned,andtheobjectismade.Thedetectioncanachievetheexpectedeffectwithoutaffectingthelighteffect.Atlast,theinfluenceofdifferentinfraredemissivityofoxidizedandunoxidizedaluminumsurfaceontheheatdissipationoflightingfixtureissimulated.Inthisdesign,onlytubelampsareinvolved.ThisdesignpromotestherapidpromotionofLEDlighting.Italsocontributestothenationalpolicyofsustainabledevelopmentstrategy.Keywords:Selfclamping;LEDtubelamp;Heattransfersubstrate.

目錄60171緒論 緒論1.1發(fā)光二極管的含義LED（lightemittingdiode）新型節(jié)能光源。由含\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"鎵（Ga）、\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"氮（N）等多種\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"化合物復(fù)合化合制成。人們發(fā)現(xiàn)二極管當(dāng)電子跟空穴復(fù)合時(shí)可輻射產(chǎn)出\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"可見(jiàn)光照，也就因此，人們產(chǎn)生了啟示。這個(gè)東西，可以作為指示燈來(lái)提醒人們，也可以組合成數(shù)字、文字來(lái)給人們提供訊息。久而久之人們發(fā)現(xiàn)用\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"砷化鎵做成的二極管發(fā)出的光為紅色，二極管發(fā)出綠色的光照是用制的、發(fā)出的可視光為黃色是用做成的，發(fā)藍(lán)色可見(jiàn)光是用做成的。發(fā)光二極管與普通二極管他們兩者的關(guān)鍵構(gòu)成因素都是一樣的，他們都是由一個(gè)\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"P-N-P結(jié)構(gòu)成，具有二極管都具備的單項(xiàng)導(dǎo)電的特性，假設(shè)給發(fā)光二極管一個(gè)\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"正向電壓時(shí)，N區(qū)的空穴和P區(qū)的電子在P-N-P結(jié)復(fù)合，輻射產(chǎn)生可見(jiàn)光源。當(dāng)然，根據(jù)視半導(dǎo)體材料的性質(zhì)和復(fù)合釋放的能量數(shù)目而定，可見(jiàn)光波長(zhǎng)也各就不相同。我們生活中常用的是發(fā)出紅可見(jiàn)光、綠色可見(jiàn)光或黃色可見(jiàn)光的二極管。值得注意的時(shí)當(dāng)反向擊穿電壓過(guò)大的時(shí)候，我們必須串聯(lián)接通電路。不然便會(huì)損壞二極管，造成危險(xiǎn)的事故發(fā)生。發(fā)光二極管的核心是由由P型\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"晶片和N型\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"晶片，兩者的中間有一個(gè)過(guò)渡的P-N-P結(jié)，在這些中間發(fā)生載流子的復(fù)合就會(huì)使能量以光的形式釋放出來(lái)。如果逆向給他施加電能，那么載流子很難通過(guò)P-N-P結(jié)，所以二極管不工作（不發(fā)光源）。當(dāng)它處于\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"工作模式時(shí)（即加上正向電路），半導(dǎo)體\t"/item/%E5%8F%91%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1/_blank"晶體就發(fā)出不同顏色的光線，強(qiáng)弱和電流強(qiáng)弱息息相關(guān)。1.2LED新型節(jié)能光源的發(fā)展概況從20世紀(jì)開(kāi)始人們已經(jīng)知道半導(dǎo)體材料可發(fā)出光源的常規(guī)知識(shí),第一個(gè)發(fā)出紅色光的商業(yè)用途二極管產(chǎn)生于1960年。于是人們?cè)诖嘶A(chǔ)成功開(kāi)發(fā)出可以發(fā)出藍(lán)光的GaN肖特基管該管是由制成，自從20世紀(jì)“藍(lán)線”的藍(lán)光二極管由日本LED制造廠商開(kāi)發(fā)出來(lái)之后，LED走上了快速發(fā)展的道路。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，大家已經(jīng)十分熟悉了解并知道如何使用新的LED，現(xiàn)在LED已經(jīng)豐富到可以發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種顏色的色光。于是各國(guó)相繼出臺(tái)各式各樣的政策來(lái)鼓勵(lì)LED的發(fā)展如下表所示:表1.1各個(gè)國(guó)家針對(duì)LED發(fā)展的方針國(guó)家政策日本21世紀(jì)照明計(jì)劃美國(guó)下一代照明計(jì)劃歐盟半導(dǎo)體照明計(jì)劃韓國(guó)氮化鎵半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)計(jì)劃英國(guó)“用于有效照明解決方案的新型發(fā)光二極管”計(jì)劃中國(guó)半導(dǎo)體照明工程在這種大環(huán)境的推動(dòng)下,目前傳統(tǒng)照明已經(jīng)逐漸被LED所取代,以西安市這近5年來(lái)的數(shù)據(jù)為例,白熾燈的銷(xiāo)量比往年下降了80%,而LED燈的銷(xiāo)量卻上升了前所未有的高度。一些發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)始了逐步淘汰白織燈的步伐。針對(duì)這一系列的策略。各個(gè)國(guó)家都在加緊研制新的LED照明產(chǎn)品，希望領(lǐng)先于時(shí)代走在前列，根據(jù)美國(guó)光電工業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)(OIDA)統(tǒng)計(jì)如表1.2所示表1.2OIDA統(tǒng)計(jì)的發(fā)展LED歷史時(shí)間線時(shí)間開(kāi)發(fā)廠家產(chǎn)品2006年6月日本LED廠商日亞化學(xué)工業(yè)公司開(kāi)發(fā)出100@20mA的白光LED2006年7月美國(guó)科銳（Cree）開(kāi)發(fā)出131@20mA的白光LED2006年12月日本LED廠商日亞化學(xué)工業(yè)公司開(kāi)發(fā)出150的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)照明燈用白光LED2007年初飛利浦照明和美國(guó)的安捷倫科技合資Lumileds公司開(kāi)發(fā)出115@350mA,光通量為136的大功率白光LED2009年2月日本LED廠商日亞化學(xué)工業(yè)公司開(kāi)發(fā)出效率高達(dá)249的LED2010年2月飛利浦照明和美國(guó)的安捷倫科技合資Lumileds公司開(kāi)發(fā)出一種白色LED在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi),以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件及以350mA電流推動(dòng)下得出2082011年3月荷蘭飛利浦公司開(kāi)發(fā)出一種融合了半導(dǎo)體致冷與普通極管的特性,新結(jié)構(gòu)為N-PN-P,新結(jié)構(gòu)使得發(fā)光二極管的發(fā)熱量明顯降低,功率不變,但壽命大幅增長(zhǎng)。相較于普通照明而言，白色光源在生活中照明中普遍容易使人們接受。因?yàn)榘咨庠丛诜律鷮W(xué)中更接近太陽(yáng)光，相比于黃色的白熾燈更易使人類(lèi)眼睛所接受。所以人們?cè)?989年研發(fā)出一種白光的LED。這種LED是將芯片發(fā)藍(lán)光（）和經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)制成的熒光粉（含），兩者相互反應(yīng)、激發(fā)，便發(fā)散出黃色光，峰值高達(dá)500多，碗狀反射腔中的LED驅(qū)動(dòng)，被覆蓋樹(shù)枝薄層，發(fā)出的藍(lán)光被（含）所吸收。還有一部分的藍(lán)色光與（含）發(fā)出的黃光混合，便可以得到得白光。對(duì)于白色LED，通過(guò)改變（含）的化學(xué)組成和厚度，也就是物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。就可以獲得色溫的各種白光。這種通過(guò)美學(xué)三原色原理用藍(lán)色光LED得到白光的方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、廉價(jià)、技術(shù)過(guò)硬，因此，它是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的。1999年點(diǎn)一盞白色LED燈問(wèn)世以來(lái)，第二年LED應(yīng)用于室內(nèi)照明。到2011年國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家工商總局等多個(gè)部門(mén)聯(lián)合頒發(fā)《》戰(zhàn)略方針，為了守護(hù)環(huán)境的平和，明確指出中國(guó)未來(lái)需要可持續(xù)發(fā)展必須節(jié)約能源，使用白光LED新型節(jié)能光源，使他進(jìn)入普通照明領(lǐng)域走入千家萬(wàn)戶，尋常百姓家。LED新型節(jié)能光源也變的越來(lái)越普及，LED新型節(jié)能光源的開(kāi)發(fā)便被稱作是自愛(ài)迪生開(kāi)發(fā)的白熾燈以來(lái)的最為偉大的發(fā)明，也是光的第二次世界性的革命。現(xiàn)在我們使用的便是第四代照明光源產(chǎn)品。1.3LED新型節(jié)能光源的發(fā)展趨勢(shì)地球生態(tài)惡化、臭氧層空洞、能源儲(chǔ)存不足等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻。人們也便認(rèn)識(shí)到改變能源獲取方式，提高能源利用率。從開(kāi)源，節(jié)流方向來(lái)解決，改善這些問(wèn)題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)走高，收入增長(zhǎng)提高了人們的生活水平，改善了住房條件，使得人們對(duì)舒適性要求越來(lái)越高，對(duì)照明質(zhì)量和電力供應(yīng)的要求也越來(lái)越高，電燈成為人們生活的必需品。但由于我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，對(duì)節(jié)能燈的需求量也十分龐大，隨著全國(guó)人民生活水平的提高普通的白熾燈已經(jīng)不能滿足人們的需求。成本低、光效高、發(fā)光面積大、無(wú)眩光、無(wú)重影，便是對(duì)新型光源的追求。新技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展,半導(dǎo)體照明技術(shù)創(chuàng)新的步伐正在不斷加快。2001年7月，美國(guó)能源部以提高LED發(fā)光效率為目的提出“”，計(jì)劃在二十一世紀(jì)的十年間投入大量資金在LED的照明發(fā)展和研發(fā)上面，根據(jù)美國(guó)光電制定計(jì)劃來(lái)看，我們可以清楚看到美國(guó)照明產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展走向。如表1.2所示:2012年，的傳統(tǒng)白熾燈被新的LED所取代;到2020年也就是今年實(shí)現(xiàn)因使用LED使照明總體用電量減少為之前的一半。將LED的效率提高到并且實(shí)現(xiàn)制作成本下降。以達(dá)到節(jié)約能源的目的。表1.3OIDA的LED技術(shù)指標(biāo)發(fā)展時(shí)間線指標(biāo)2002年2007年2012年2020年發(fā)光效率(lm/W)2575150200光通量(lm)2520010001500壽命(h)200005000080000100000輸入功率(W)光通價(jià)格($/Klm)2002052照明成本($)5432.5同前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用了LED(發(fā)光二極管)作為新型節(jié)能光源，在家庭照明、公司寫(xiě)字間及戶外裝飾照明中，已經(jīng)大量使用了LED節(jié)能燈，特別是LED管燈，條形的LED管燈取代現(xiàn)有的普通白熾管燈是必然的趨勢(shì)?，F(xiàn)階段LED新型節(jié)能光源主要都是白色光源的LED節(jié)能燈，如今LED照明新型節(jié)能燈生產(chǎn)廠家均有質(zhì)保三年，保障消費(fèi)者的后顧之憂大顆粒的每瓦，小顆粒的每瓦。\t"/item/led%E8%8A%82%E8%83%BD%E7%81%AF/_blank"光衰每年下降個(gè)百分點(diǎn)。例如一個(gè)常規(guī)的10瓦LED節(jié)能燈就可以替換40瓦大功率的照明燈。表1.4LED與傳統(tǒng)照明燈具的比較光源光效電源效應(yīng)顯色指數(shù)壽命/hLED90-30095%8050000節(jié)能燈7065%80-905000白熾燈30-951500根據(jù)下表1.4可知西安市2月用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次統(tǒng)計(jì)257家客戶，總用電額為3812.53萬(wàn)kw/h。我們可以看到工業(yè)區(qū)，辦公樓，學(xué)校，商場(chǎng)醫(yī)院，所用電電量占比是最高的。其中絕大部分是用于日常照明。圖1.1西安市電量占比由于全球范圍內(nèi)可再生資源的消耗急劇增加;碳排放已經(jīng)達(dá)到地球生態(tài)系統(tǒng)的峰值,全球溫室導(dǎo)致北極陸地面積減少,海平面隨之上升了。從生存環(huán)境空間和能源消耗過(guò)大來(lái)看,我們?nèi)祟?lèi)所面對(duì)的問(wèn)題已經(jīng)十分嚴(yán)峻了。自從21世紀(jì)以來(lái)，人們針對(duì)這一問(wèn)題做出了一系列的努力。而我國(guó)的戰(zhàn)略方針是將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略納入經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃。97年的十五次全國(guó)代表大會(huì)將可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略定為我國(guó)國(guó)策。也是全國(guó)人民全面奔小康的主要目標(biāo)。1.4LED新型節(jié)能光源的分類(lèi)新型LED節(jié)能光有很多種，分類(lèi)的方法也有很多種，常見(jiàn)的大致分為以下幾個(gè)種具體如表1.5所示：表1.5新型節(jié)能光源LED種類(lèi)新型節(jié)能光源LED的分類(lèi)方式新型節(jié)能光源LED的具體種類(lèi)按照有無(wú)色和LED出光處有無(wú)散射劑無(wú)色散射、有色散射、無(wú)色透明、有色透明；按照發(fā)光管發(fā)光顏色不同紅、橙、綠（黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠、純綠）、藍(lán)色等依據(jù)出光面不同表面安裝用微型管、側(cè)向管、長(zhǎng)方形、面發(fā)光管、放燈、圓燈等；依據(jù)發(fā)光強(qiáng)度角不同標(biāo)準(zhǔn)型、散射型、高指向性；依據(jù)封裝結(jié)構(gòu)不同玻璃封裝、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝、全環(huán)氧包封等；依據(jù)工作電流和發(fā)光強(qiáng)度不同普亮、高亮、超高亮依據(jù)襯底不同藍(lán)寶石、硅、碳化硅（SiC)、銅因化學(xué)性質(zhì)不同機(jī)發(fā)光二極管OLED和無(wú)機(jī)發(fā)光二極管LED。LED因?yàn)樗赜械膬?yōu)點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，具體如圖1.2所示：圖1.2新型節(jié)能光源LED各領(lǐng)域的應(yīng)用

2新型節(jié)能光源LED的工作原理2.1LED新型節(jié)能光源的原理LED新型節(jié)能光源主要是通過(guò)鎮(zhèn)流器給LED驅(qū)動(dòng)核心加熱，溫度加熱時(shí)，芯片驅(qū)動(dòng)的核心就開(kāi)始向外發(fā)散電子粒子（核心上涂上電子粉端粒），電子間非彈性碰撞使他們相互碰撞、復(fù)合，碰撞、復(fù)合后產(chǎn)生的能量在電容器中不斷積蓄，釋放躍遷產(chǎn)生電離。當(dāng)LED新型節(jié)能光源結(jié)的端電壓到峰值產(chǎn)生等勢(shì)面的勢(shì)壘時(shí)，這時(shí)給它施加一個(gè)正向電路，P區(qū)和N區(qū)的載流子相互擴(kuò)散，相當(dāng)與電容一樣，我們清楚的知道電子偏移遠(yuǎn)比空穴偏移要容易許多。我們能看到大量電子向區(qū)擴(kuò)散。在P區(qū)發(fā)生載流子與空穴兩兩復(fù)合，所產(chǎn)生的能量以光的形式發(fā)泄而出。這便是結(jié)發(fā)光的機(jī)理。原理演示圖如下圖2.1所示：圖2.1一種常規(guī)新型節(jié)能光源LED原理示意圖圖2.1是一種常規(guī)新型節(jié)能光源LED照明燈具的原理電路圖,該產(chǎn)品使用的是220V生活生活常用電壓,電路通電后在電容C1那里將220V交流電壓壓降到適合電路運(yùn)行的電壓。經(jīng)過(guò)二極管穩(wěn)定電路，在電容C2過(guò)濾掉多余的波載經(jīng)過(guò)電阻限流，通入38個(gè)串聯(lián)的LED芯片，這時(shí)經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)流器后通過(guò)的電壓和電流都是比較小的，可以讓電路正常運(yùn)作的，但是生活由于突發(fā)狀況我們要考慮各種各樣的問(wèn)題來(lái)避免這種事故的發(fā)生，包括使用過(guò)久，不可避免出現(xiàn)光衰和散熱器散熱不良損壞芯片驅(qū)動(dòng)等。光衰減所流失的顆粒對(duì)燈的壽命有決定性影響。溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈所以散熱性能便是決定光衰減因素。電阻受熱，阻值變小，所以通過(guò)的電流就變的大起來(lái)了。電流過(guò)大就容易燒壞電路板、擊穿二極管造成事故所以散熱的問(wèn)題是所以大功率電器必須攻克的難關(guān)。這也是新型光源所面臨的關(guān)鍵性問(wèn)題。當(dāng)然功率小的LED是可以忽略的，所以我們?cè)陔娐返脑O(shè)計(jì)的時(shí)候電路的電流電壓不能過(guò)大。圖2.1中R1、R2在整個(gè)電路中被稱為電路的卸放元電阻，是來(lái)防止電容儲(chǔ)存過(guò)大而產(chǎn)生的電路磨損。,R3是限流元電阻，來(lái)防止高峰用電期間電流電壓不穩(wěn)時(shí)弱時(shí)強(qiáng)造成電路板燒壞，C2是電容濾波是用來(lái)防止開(kāi)燈時(shí)產(chǎn)生的電路電流突增的沖擊電流對(duì)LED芯片驅(qū)動(dòng)的損害。開(kāi)燈的瞬間會(huì)有一個(gè)很大的充電電流。該電流直接通過(guò)LED容易燒壞驅(qū)動(dòng)，所以需要一個(gè)電容來(lái)保護(hù)電路防止大電流的沖擊。LED新型光源的制作所用的材料都是輻射復(fù)合效率高的高分子材料，這需要以提高電子和空穴的復(fù)合效率。不同的材料決定LED不同的發(fā)光顏色，而我們?nèi)粘Ｊ褂玫陌坠釲ED是運(yùn)用美術(shù)視覺(jué)效應(yīng)將發(fā)出三原色(紅、藍(lán)、綠)單色光進(jìn)行色彩復(fù)合?；蛘呃脽晒夥鄣拇呋馆敵龉庠春腥?藍(lán)、綠、紅)，從而刺激人的感官細(xì)胞產(chǎn)生白光的效應(yīng)，畢竟二極管本身比較比較單一它只能發(fā)出單色光。所以現(xiàn)在使用三原色的基本原理來(lái)制作白光LED新型節(jié)能光源。2.2PN結(jié)特性參數(shù)意義單位K玻茲曼常數(shù)（k=1.3806505×）J/KT熱力學(xué)溫度K（開(kāi)爾文）e電子電荷（e＝1.6021892×）C（庫(kù)侖）本征載流子濃度個(gè)/PN結(jié)內(nèi)P區(qū)的受主濃度個(gè)/PN結(jié)內(nèi)N區(qū)的施主濃度個(gè)/P區(qū)內(nèi)總少子電子總濃度個(gè)/n區(qū)內(nèi)總少子空穴總濃度個(gè)/、空穴和電子的擴(kuò)散系數(shù)少子空穴和電子的擴(kuò)散長(zhǎng)度個(gè)/，電子和空穴的有效質(zhì)量KgLED新型節(jié)能光源理想PN結(jié)空間電荷區(qū)外的半導(dǎo)體區(qū)是呈中性的，在正常工作時(shí)流過(guò)PN結(jié)的電流以擴(kuò)散電流為主。PN結(jié)電光轉(zhuǎn)換過(guò)程中只產(chǎn)生的光和熱的電流都來(lái)自于載流子的注入。伏安特性分析伏安特性是模擬電路分析最主要的電學(xué)特性。下圖2-2便是常規(guī)LED新型節(jié)能光源理想狀態(tài)下的特性曲線，其中AB段為L(zhǎng)ED可以正常工作的區(qū)域。由于做功P-N-P結(jié)內(nèi)部電場(chǎng)被消弱，電路處于工作狀態(tài)。在曲線OC段為L(zhǎng)ED電路的反向死區(qū)，如果反向擊穿電壓過(guò)大，就會(huì)造成二極管短路，所以該區(qū)域一般是處于反向截止?fàn)顟B(tài)。這樣使內(nèi)部載流子可以穩(wěn)定的擴(kuò)散復(fù)合，以保護(hù)整個(gè)電路的作用。曲線CD端便是反向電流達(dá)到峰值擊穿二極管，電流突增，電路損壞。所以這個(gè)也被人稱作反向擊穿區(qū)（危險(xiǎn)警報(bào)區(qū)）。2.3新型節(jié)能光源LED散熱的原理LED驅(qū)動(dòng)在正常工作的時(shí)候，頻繁的進(jìn)行電、光、熱之間轉(zhuǎn)換，其中光熱轉(zhuǎn)換效率并不是100%所以工作時(shí)間久了，便有許多熱量殘留在芯片中。電能轉(zhuǎn)化為熱量大概是整體的70%左右，如果不將殘留的熱量帶走，那留在芯片上的熱量會(huì)積累，驅(qū)動(dòng)的溫度將升高，加速芯片驅(qū)動(dòng)顆粒的流失，造成光衰乃至燒毀。所以一般情況下主要通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)將芯片驅(qū)動(dòng)上的多余熱量傳導(dǎo)至散熱器上。經(jīng)過(guò)對(duì)流和熱輻射散熱這兩個(gè)方式降低結(jié)溫，用了保護(hù)電路。傳導(dǎo)散熱：熱傳導(dǎo)在固體中傳遞主要是通過(guò)振動(dòng)形式的原子活動(dòng)。對(duì)于一維的熱傳導(dǎo):對(duì)流散熱：根據(jù)流體的性質(zhì)，對(duì)流傳熱一般分為受迫對(duì)流和自然對(duì)流，一種是分子隨機(jī)的傳輸，一種是比較宏觀上的傳輸。對(duì)流散熱遵守牛頓冷卻公式：輻射散熱：當(dāng)一個(gè)物質(zhì)在一定溫度下所輻射產(chǎn)生的熱為熱輻射。(如:生活中的暖氣片主要通過(guò)熱輻射進(jìn)行散熱來(lái)給人們驅(qū)寒)。圖2.3一種LED新型光源管燈輻射散熱原理圖2.4新型節(jié)能光源LED的光通量發(fā)光強(qiáng)度:光向某一二維角輻射的能量，單位是坎德拉()：下圖3.3為一光束角。圖2.4光束角已知世界范圍內(nèi)規(guī)定如果LED發(fā)光半波寬度30-100nm,表明LED各項(xiàng)指標(biāo)合格，可以出廠。發(fā)光效率:光通量與消耗的電功率的比。具體如公式3.5所示：光衰:LED工作時(shí)間久了，顆粒流失后產(chǎn)生的光之衰弱。3傳熱基板燈罩自?shī)A緊管燈的設(shè)計(jì)3.1現(xiàn)有技術(shù)中條形的LED管燈現(xiàn)如今我們?nèi)粘Ｋ玫降腖ED管燈便是包括燈管和兩個(gè)端蓋，整體結(jié)構(gòu)在外觀上主要由光源板、散熱器和半球狀的燈罩組成，LED的燈罩、傳熱基板和散熱器這三個(gè)部件的長(zhǎng)度基本相同。由于燈芯片驅(qū)動(dòng)在光板中間，這樣產(chǎn)生的熱便會(huì)使得基板上的熱量分布不均勻。有些地方溫度過(guò)高，有些地方溫度過(guò)低，兩者差異過(guò)大不均衡。這種問(wèn)題的主要攻克點(diǎn)是，對(duì)流散熱不夠，無(wú)法達(dá)到長(zhǎng)久的使用要求。針對(duì)這一關(guān)鍵問(wèn)題，針對(duì)散熱器內(nèi)表面空腔進(jìn)行一些優(yōu)化設(shè)計(jì)，在散熱器內(nèi)表面空腔制作些鋸齒形或矩形的散熱片，通過(guò)增加接觸面積，進(jìn)而降低對(duì)流換熱熱阻。這些鋸齒形或矩形的散熱片用于增加散熱面積和提高散熱效率?，F(xiàn)在的LED制作需要通過(guò)螺釘把傳熱基板固定在散熱器上，這些工作都是要通過(guò)人力完成。這樣伴隨而來(lái)的問(wèn)題也十分明顯，人力有時(shí)窮，它的效率是比不上工廠的流水線的。況且，安裝步驟十分復(fù)雜需要在相應(yīng)的螺孔位置上打緊螺釘，這樣一個(gè)個(gè)的裝配下來(lái)，工程耗時(shí)是很久的。而且這樣的裝配工作通常會(huì)使用很多導(dǎo)熱膠材料，這樣便對(duì)環(huán)境造成污染。具體如圖3.1所示：圖3.1現(xiàn)有技術(shù)LED管燈的結(jié)構(gòu)示意圖3.2整體裝置的設(shè)計(jì)和安裝步驟首先第一步向散熱器傳熱基板安裝部上的兩個(gè)T形卡槽勾施加兩個(gè)向外的作用力，這兩個(gè)力會(huì)使散熱器條形卡槽的實(shí)際容積增大；在其步驟中分別對(duì)稱地在兩個(gè)T形卡勾的施力端施加兩個(gè)朝向散熱器散熱主體方向的作用力。然后兩個(gè)T形卡勾的支撐柱體發(fā)生彈性形變。其中1是散熱主體；2是傳熱基板安裝部，具體如圖3.2所示。圖3.2傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第一步安裝示意圖第二步將傳熱基板從所述條形卡槽的側(cè)口插入到所述T字形卡槽中。將光源板可以從所述T字形卡槽的任意一側(cè)進(jìn)入。插入后需要檢查是否兩端對(duì)齊。其中圖中3就是光源板；具體如圖3.3所示。圖3.3傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第二步安裝示意圖第三步便是把那兩個(gè)T字型的卡槽勾的力撤去，此時(shí)這個(gè)T字型的卡槽勾便會(huì)在自身彈性恢復(fù)力作用下將光源傳熱板卡在T字型的卡槽的安裝結(jié)構(gòu)中。在這種情況下光源傳熱板平面與凸臺(tái)底面便會(huì)實(shí)現(xiàn)完全面接觸與兩端的T字型的卡槽勾的夾緊端實(shí)現(xiàn)面和線的混合接觸。光源傳熱板的LED芯片兩端可以涂有導(dǎo)熱硅膠以加強(qiáng)固定，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。具體如圖4.4所示。圖3.4傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第三步安裝示意圖；第四步散熱器安裝好傳熱基板的LED芯片后，燈罩便卡在散熱器側(cè)槽上。此時(shí)上面燈罩形成LED管燈的燈管，其中4是燈罩，41是燈罩安裝凸起的地方。具體如圖3.5和3.6所示。圖3.5本次設(shè)計(jì)的一種燈罩圖3.6傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第四步安裝示意圖；第五步所述LED管燈的燈管的兩端安裝兩個(gè)端蓋。述兩個(gè)端蓋分別與所述傳熱基板上的電極相連。具體如圖4.6所示。圖3.7傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的裝配好后的示意圖特別注意：第一步1中，分別對(duì)稱地在兩個(gè)T形卡勾的施力端施加兩個(gè)朝向散熱器散熱主體(1)方向的作用力。使兩個(gè)T形卡勾的支撐柱體發(fā)生彈性形變。在第三步中，在兩個(gè)T字型的卡槽勾自身的彈性形變恢復(fù)力的作用下光源傳熱板3平面與凸臺(tái)底面實(shí)現(xiàn)面接觸與T形卡槽勾的夾緊端實(shí)現(xiàn)混合接觸。其中21是條形卡槽、22是凸臺(tái)底面、23是卡勾夾緊端、24是T形卡勾、25是支撐柱體、26是卡勾施力端。具體如圖3.8所示：圖3.8傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第一種散熱器立體圖傳熱基板安裝于條形卡槽中需要特別注意的是：第一步為向外扳動(dòng)兩個(gè)T字形卡槽的兩個(gè)槽勾，產(chǎn)生微小的彈性變形即可，這樣可以增大T字形卡槽的實(shí)際容積；第二步為可以通過(guò)自動(dòng)機(jī)械裝置或人工方式將傳熱基板從傳熱基板安裝部的T字形卡槽任意一端的側(cè)口穿入到卡槽之中；第三步是傳熱基板在T字形卡槽安裝完成后，撤去你在第二步中兩個(gè)T形卡勾所施加的力，這時(shí)卡勾會(huì)在恢復(fù)力的作用使彈性形變恢復(fù)，使得傳熱基板和T字形卡槽相固定；第四步為兩個(gè)T字形卡槽勾在彈性形變的恢復(fù)力作用下，會(huì)使傳熱板（光原板）的熱傳導(dǎo)平面與凸臺(tái)底面的鋁平面實(shí)現(xiàn)面接觸與兩個(gè)T形卡槽勾的夾緊端實(shí)現(xiàn)夾緊接觸。具體如下圖3.9所示3.9傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第一種散熱器主視圖本次設(shè)計(jì)的一種使用散熱器兩個(gè)T字形卡勾使傳熱基板夾緊的LED管燈，結(jié)構(gòu)中包括傳熱基板（光原板）、散熱器、燈罩、端頭這幾個(gè)部分。兩個(gè)端頭分別卡在由傳熱基板（光原板）、散熱器、燈罩組成的燈管兩側(cè)，其特點(diǎn)在于：傳熱基板（光原板）依靠?jī)蓚€(gè)T字形卡槽勾彈性形變將安裝部位固定在條形卡槽中。傳熱基板的傳熱平面與散熱主體底面上的凸臺(tái)底面面接觸，條形卡槽的寬度必須大于傳熱基板寬度。傳熱基板安裝部2的凸臺(tái)底面22與傳熱基板3的傳熱平面32之間可以涂有導(dǎo)熱硅膠已獲得更好的傳熱效果。3.3熱基板燈罩自?shī)A緊管燈的優(yōu)勢(shì)本設(shè)計(jì)的散熱器依靠自緊力將傳熱基板夾緊固定在其上的條形卡槽中，利用散熱器彈性恢復(fù)力將傳熱板（光原板）在T字形卡槽中夾緊固定，這樣混合接觸更有利于導(dǎo)熱、傳熱，LED芯片驅(qū)動(dòng)在照明工作時(shí)，因光照產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳熱基板（光原板）傳導(dǎo)給散熱器，熱量通過(guò)凸臺(tái)底面和兩個(gè)夾緊端傳給散熱器，熱量從傳熱板傳導(dǎo)過(guò)來(lái)通過(guò)散熱器外弧面上已有的散熱片或者光滑的散熱器外弧面散發(fā)到空氣中實(shí)現(xiàn)對(duì)流散熱。由于散熱方面和傳熱方面是一整個(gè)部件，LED照明工作時(shí)傳熱基板傳導(dǎo)到凸臺(tái)底面的熱量是最多的，其次是傳熱基板傳導(dǎo)管燈的兩個(gè)夾緊端的熱量相比于凸臺(tái)底面熱量少一點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的傳熱基板的導(dǎo)熱面始終貼合在散熱器上，燈管的散熱性能更好，傳熱基板可以實(shí)現(xiàn)立體散熱，散熱效率更高。本設(shè)計(jì)傳熱基板與散熱器的裝配過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)傳熱基板與散熱器的自動(dòng)化裝配，作業(yè)效率非常高。本設(shè)計(jì)可以使用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化裝配，比傳統(tǒng)人工安裝方式的效率高很多倍。有利于自動(dòng)化裝配。有效改進(jìn)了日常生活中傳熱基板向散熱器傳熱不均衡導(dǎo)致光原板變形的隱患。因?yàn)橛捎趦烧呤翘幱趭A緊狀態(tài)，時(shí)刻都線面混合接觸，而不是以往用螺絲固定，接觸不均衡，有些地方接觸不完全，便會(huì)導(dǎo)致傳熱基板出現(xiàn)熱變形。本改進(jìn)，就避免出現(xiàn)這種隱患，提高散熱效率。由于傳熱板始終與散熱器的凸臺(tái)底面相接觸，散熱器對(duì)傳熱基板起到夾緊作用。也就是說(shuō)，在組裝過(guò)程中不需要使用到導(dǎo)熱粘合劑，所以大節(jié)節(jié)省了導(dǎo)熱材料，簡(jiǎn)化了工藝流程，降低生產(chǎn)成本。由于在熱膠的生產(chǎn)和使用中會(huì)產(chǎn)生某種程度的污染，本設(shè)計(jì)省略了使用導(dǎo)熱硅膠的工序可以獲得保護(hù)環(huán)境的效果。由散熱主體1和傳熱板(光源板）的安裝部2者組裝成的散熱裝置散熱器采用鋁材料所制作而成，為了減輕其自身的重量采用鋁合金材料制作的散熱器，而且由于鋁合金具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能同時(shí)可以提高散熱器工作過(guò)程中的散熱效率。具體如下圖3.10所示圖3.10傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈散熱器主視圖3.4自?shī)A緊LED管燈內(nèi)部裝配首先準(zhǔn)備好電烙鐵、錫線、導(dǎo)線在焊點(diǎn)與導(dǎo)線上都加上錫，將導(dǎo)線和燈帶焊接到一起。（焊接時(shí)正負(fù)極的焊點(diǎn)不能連接在一起）圖3.11燈帶的連接展示圖本次實(shí)物展示的LED燈具包括散熱器、傳熱板（光原板）、端頭和燈罩這四大部件，如下圖3.12所示，傳熱板（光原板）與T字形卡槽混合接觸，燈罩凸起地方卡在散熱器兩側(cè)卡槽上，端頭包住燈管散熱器兩邊。其中3是傳熱板（光原板）、4是燈罩、5是端頭蓋。圖3.12傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的第一種燈具示意圖而它的實(shí)物內(nèi)部構(gòu)造組裝圖如下圖所示：圖3.13傳熱基板自?shī)A緊式LED管燈的傳熱基板、散熱器、燈罩組合圖最后將LED通路接到鎮(zhèn)流器上（注意需要將鎮(zhèn)流器用塑料薄膜包住）防止接觸短路，燈插如燈座內(nèi)，完成通路無(wú)誤后接通電源。圖3.14一種T8常規(guī)燈鎮(zhèn)流器圖3.15組裝完成圖由于材料有限，為了方便將做成的實(shí)物更簡(jiǎn)潔方便的進(jìn)行調(diào)試，于是將電路設(shè)計(jì)為單開(kāi)口簡(jiǎn)單電路。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是可以方便的攜帶，接通電源就可以使用。在光線不足的情況下可以移動(dòng)自我進(jìn)行調(diào)整。4傳熱基板管燈散熱器紅外輻射散熱的仿真4.1LED燈具的散熱機(jī)理LED新型節(jié)能燈工作照明時(shí)，工作時(shí)間過(guò)久那么便會(huì)伴隨LED芯片的溫度上升，這樣會(huì)產(chǎn)生光效降低、壽命下降的諸多的影響，十分不利于節(jié)能環(huán)保。主要原因是因?yàn)檎彰鳠粼诠ぷ鲿r(shí)大約有70%電能轉(zhuǎn)化為熱功率，沒(méi)有及時(shí)的散發(fā)到外界。而已知最有效的散熱方法是通過(guò)傳熱介質(zhì)將工作時(shí)產(chǎn)生熱量傳導(dǎo)至散熱器上來(lái)達(dá)到LED芯片驅(qū)動(dòng)的散熱的目的。這時(shí)通過(guò)進(jìn)行對(duì)流散熱和輻射散熱來(lái)使傳熱介質(zhì)傳到散熱器熱量由弧面外表面散失，從而使LED管燈溫度降低，達(dá)到保護(hù)芯片的作用。本次用LDE常見(jiàn)功率150W的LED散熱器作為材料進(jìn)行散熱仿真探究實(shí)驗(yàn)。假定處于一個(gè)理想環(huán)境下使用Gambit進(jìn)行圖形繪制，確定邊界。之后采用流體力學(xué)模擬軟件Fluent對(duì)常見(jiàn)功率150W的LED散熱器進(jìn)行散熱仿真分析。4.2LED散熱器的散熱仿真首先用Gambit打開(kāi)繪制出本次LED管燈散熱器的sat文件將線轉(zhuǎn)化成面。然后確定內(nèi)部節(jié)點(diǎn)分部創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、設(shè)置邊界類(lèi)型。最后輸出并保存。之后采用流體模擬仿真軟件Fluent進(jìn)行常見(jiàn)功率150W的LED散熱器的散熱仿真分析。實(shí)物燈的光效約為79，色溫是5600K，假設(shè)環(huán)境溫度為，濕度為50%，LED的散熱器為鋁合金材料，導(dǎo)熱系數(shù)為155.5W/mk，LED基板材料為純鋁，用計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件Fluent進(jìn)行常見(jiàn)功率150W的LED散熱器散熱仿真模擬分析。具體仿真結(jié)果如下圖4.1所示。圖4.1LED新型光源散熱器一體化結(jié)構(gòu)無(wú)氧化處理的仿真由于基板的材料為純鋁，所以考慮將LED基板表面經(jīng)氧化處理后進(jìn)行一次，紅外輻射散熱的仿真。經(jīng)查詢資料得知基板表面經(jīng)過(guò)氧化處理發(fā)射率為0.78，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)氧化處理的基板，它的紅外發(fā)射率為0.04,兩者差異較大，有必要進(jìn)行一次模擬仿真計(jì)算。假設(shè)環(huán)境溫度,50%相對(duì)濕度，240W/mk的純鋁熱導(dǎo)率，0.95的紅外輻射發(fā)散率條件下進(jìn)行散熱仿真。具體仿真如圖4.2所示圖4.2LED新型光源散熱器一體化結(jié)構(gòu)有氧化處理的仿真圖4.3不同發(fā)熱功率的基板溫度經(jīng)過(guò)Fluent仿真我們可以明確的發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩者的發(fā)熱功率相同時(shí)，LED散熱板表面經(jīng)過(guò)氧化處理比表面沒(méi)有經(jīng)過(guò)氧化處理的溫度要低。以50W為例兩者相差約11。以溫度為40來(lái)看，且表面經(jīng)過(guò)氧化處理的LED散熱板承受的發(fā)熱功率也比沒(méi)有經(jīng)過(guò)氧化處理的高20W，根據(jù)云圖中所示LED散熱板需要經(jīng)過(guò)表面氧化處理它才會(huì)達(dá)到最好的散熱效果。4.3紅外仿真結(jié)果分析本次主要通過(guò)對(duì)于管燈散熱器的結(jié)構(gòu)改良和對(duì)散熱情況進(jìn)行仿真，來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的LED管燈裝配。對(duì)于LED裝配困難，工作效率較低不能滿足大批量快速生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了一種可以簡(jiǎn)單快速裝配的管燈，在現(xiàn)有的技術(shù)做出了一些改良。并對(duì)LED管燈的散熱器進(jìn)行了散熱仿真模擬。針對(duì)于LED散熱的問(wèn)題，仿真了模擬流散熱缺失的情況下，純鋁材料的散熱器表面有沒(méi)有氧化兩種不同情況下所呈現(xiàn)的不同紅外輻射發(fā)射率對(duì)照明燈具散熱不同的影響。由最終結(jié)果可以看到:LED散熱板表面經(jīng)過(guò)氧化處理比表面沒(méi)有經(jīng)過(guò)氧化處理的溫度要低。以50W為例兩者相差約11。以溫度為40來(lái)看，且表面經(jīng)過(guò)氧化處理的LED散熱板承受的發(fā)熱功率也比沒(méi)有經(jīng)過(guò)氧化處理的高20W，發(fā)現(xiàn)LED散熱板需要經(jīng)過(guò)表面氧化處理它才會(huì)達(dá)到最好的散熱效果。5結(jié)論與展望本次針對(duì)以往技術(shù)做出的些許改良，達(dá)到人們需要的照明要求，獲得的優(yōu)點(diǎn)如下:1.在室內(nèi)光照不充分的情況下都能使用2.裝配簡(jiǎn)單，減少大量的人力物力,減少熱熔膠的使用3.使用安全，相比傳統(tǒng)電燈環(huán)保性能更好4.相比傳統(tǒng)電燈，照明更加明亮，照明時(shí)間更久，保護(hù)眼睛5.原理簡(jiǎn)單，適合大范圍推廣使用在設(shè)計(jì)中還存在的不足之處如：1.LED光源基板的溫度分布不均勻，最高溫度與最低溫度相差較大2.鎮(zhèn)流器散熱不佳，對(duì)于在LED光原基板和散熱器之間需涂覆導(dǎo)熱硅脂增加界面?zhèn)鳠釤嶙?.受天氣因素影響較大。LED驅(qū)動(dòng)是一個(gè)極易受溫度特性影響的東西，實(shí)際投入使用時(shí)需要將當(dāng)?shù)氐墓庹諒?qiáng)度與氣候溫度綜合來(lái)考慮，不同地區(qū)需要對(duì)方案進(jìn)行不同程度的改良、微調(diào)，使之滿足LED照明在當(dāng)?shù)貧夂虻墓ぷ髦笜?biāo)。4.缺少相對(duì)的感應(yīng)裝置，特定環(huán)境下處理不當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)容易損壞5.使用流體力學(xué)模擬軟件Fluent是模擬近似理想狀態(tài)下的，而在實(shí)際使用中，LED驅(qū)動(dòng)是一個(gè)極易受到外界溫度、濕度和天氣狀況等影響的東西，所以需要將模擬在實(shí)踐中再進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)問(wèn)題的地方我們做出進(jìn)一步的改進(jìn)，針對(duì)特定環(huán)境下處理不當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)容易損壞我們可以選擇驅(qū)動(dòng)電源如果可以更換，這個(gè)方案當(dāng)發(fā)生突發(fā)故障時(shí)我們急需要繼續(xù)工作，我們只需單獨(dú)把壞掉的單元模塊更換便行。受天氣因素影響較大，缺少相對(duì)的感應(yīng)裝置對(duì)此解決方法就是加一個(gè)紅外感應(yīng)裝置使得LED環(huán)境照度可控，結(jié)溫預(yù)警等智能化功能。隨著時(shí)代的進(jìn)程，光照作為人們?nèi)粘Ｗ钚枰沫h(huán)節(jié)，入主人們的生活，我認(rèn)為在未來(lái)照明市場(chǎng)應(yīng)該會(huì)規(guī)范減少普通燈的使用，更多的使用LED新型光源，就目前來(lái)說(shuō)LED還存在很多問(wèn)題，還有很多需要改善的地方，相信不久LED定會(huì)成為時(shí)代主流。總結(jié)經(jīng)過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)LED新型節(jié)能光源的了解有了更多更深刻的了解及領(lǐng)悟。由于之前在課堂上有接觸過(guò)些許，但是都不精通甚至于不了解里面的相關(guān)原理及由來(lái)。除此之外，我們課外更不會(huì)去接觸或者是主動(dòng)去探究它。因此，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)LED新型節(jié)能光源的不理解，通過(guò)書(shū)籍或者是詢問(wèn)老師求解，更甚之，可以在網(wǎng)上求助，以便進(jìn)一步的加深了解情況。通過(guò)自己設(shè)計(jì)并組裝，學(xué)習(xí)到了很多LED新型節(jié)能光源的知識(shí)，在未來(lái)，必定是一個(gè)節(jié)能環(huán)保的時(shí)代，而LED新型節(jié)能光源的運(yùn)用將會(huì)大范圍用于照明行業(yè)。因此，LED新型節(jié)能光源擁有著很大的市場(chǎng)前景。現(xiàn)如今這個(gè)繁華的世界，光照對(duì)于我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)是不可缺失的東西，LED作為一個(gè)新興的照明光源以自身的各種優(yōu)點(diǎn)逐漸進(jìn)入并改變著我們的生活。未來(lái)必將走進(jìn)千家萬(wàn)戶且影響著我們的習(xí)慣。在我們生活品質(zhì)的提高上發(fā)揮更大的作用。因此，對(duì)于LED新型節(jié)能光源知識(shí)的普及尤為重要，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先從LED半導(dǎo)體物理特性出發(fā)，分析了其發(fā)光原理、光衰原因，并對(duì)LED電光熱特性及主要參數(shù)進(jìn)行了分析，了解LED驅(qū)動(dòng)參數(shù)與工作指標(biāo)之間的關(guān)系。且做出LED管燈實(shí)物。之后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的核算、繪圖，完成了設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)和相關(guān)圖紙的繪制，這是對(duì)于我能源與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)習(xí)的一次鞏固和應(yīng)用，從書(shū)本中來(lái)到書(shū)本中去，讓我認(rèn)識(shí)到我對(duì)于專業(yè)學(xué)習(xí)不足的地方，讓我的知識(shí)儲(chǔ)備更加完善，對(duì)于今后步入社會(huì)做了成功的敲門(mén)磚。當(dāng)然，在這次設(shè)計(jì)中，也有很多不足之處，比如相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范知識(shí)的匱乏，其次LED是一個(gè)溫度特性十分敏感的器件，實(shí)際生活中需要將當(dāng)?shù)氐墓鈴?qiáng)、溫度、氣候特征這些綜合來(lái)考慮，使之可以滿足適宜LED的工作指標(biāo)。本次仿真的數(shù)據(jù)是在假設(shè)環(huán)境下進(jìn)行，不考慮一些突發(fā)因素，條件較為理想。實(shí)際上LED芯片驅(qū)動(dòng)特性很容易受到外界環(huán)境相對(duì)溫度、濕度這些綜合因素的影響，變數(shù)是比較大的。所以我們需要在數(shù)學(xué)概念的建?；A(chǔ)上比較當(dāng)?shù)叵鄬?duì)環(huán)境條件做些許改動(dòng)，這都是以后需要注意的問(wèn)題。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，使我加深了對(duì)于能源與動(dòng)力工程工程熱學(xué)部分專業(yè)知識(shí)的理解，對(duì)于能源與動(dòng)力工程這個(gè)專業(yè)的前景有了更深層次的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我今后走向社會(huì)有了更為完整的規(guī)劃，明白了未來(lái)該做什么，該怎么做。使我可以變得更加優(yōu)秀，為祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)添磚添瓦，貢獻(xiàn)出自己的力量！參考文獻(xiàn)[1]葉仁廣徐時(shí)清.LED應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)[J].科技風(fēng),2014(17):71-72.

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致謝大學(xué)的時(shí)光是短暫的，即將結(jié)束在北京理工大學(xué)珠海學(xué)院的生涯，回想到四年年的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，有著一些不舍也有著一些期盼。在校期間，校領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷，老師的悉心教導(dǎo)，師兄弟的互幫互助以及父母的期盼，這些都是我前進(jìn)的動(dòng)力，使我度過(guò)了一個(gè)充滿歡聲笑語(yǔ)的時(shí)光。四年的努力迎來(lái)了今天的收獲，也為我的未來(lái)打下了一定的基礎(chǔ)。首先，非常感謝我的學(xué)科老師。在過(guò)去四年中老師以自己刻苦鉆研、高效時(shí)間利用率、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)、做事計(jì)劃先行、愛(ài)思考、勤動(dòng)手、說(shuō)話算話等實(shí)際行動(dòng)，不僅給予了我學(xué)習(xí)上巨大推動(dòng)，更提升了自己思考水平、認(rèn)識(shí)和鉆研事物的能力。整個(gè)論文過(guò)程中，廖老師進(jìn)行了細(xì)致地指導(dǎo)和分析，對(duì)于論文最終完成幫助巨大;同時(shí)廖老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)思維和嚴(yán)格的自身要求等特點(diǎn)將對(duì)我以后的生活學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要的積極影響。感謝廖愛(ài)群老師對(duì)我論文的悉心指導(dǎo)，感謝同班級(jí)同學(xué)在論文完成過(guò)程中提供的各種幫助。在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，感謝給予我?guī)椭睦蠋煛⑼瑢W(xué)和朋友;感謝讓我思考、讓我成長(zhǎng)、讓我感動(dòng)的人和事。最后，我要衷心感謝我的父母，在多年求學(xué)生涯中正是有你們無(wú)私的奉獻(xiàn)和堅(jiān)強(qiáng)的支持，我才能夠一步一步走到今天。同時(shí)，再次感謝所有給予我?guī)椭娜藗?。最后，感謝各位評(píng)審老師，謝謝你們?cè)诒敬未疝q中對(duì)我論文的評(píng)審!

附錄1外文文獻(xiàn)ThermalanalysisofhighpowerLEDlightAbstract.Asatypicalgreenlightingsource,butmostofhigh-powerLEDinputpowerisconvertedintoheat,heatdissipationhasimportantinfluenceonitsperformance.FortheLEDlampradiator,theheatconductionmodeisobtained.Bythefiniteelementsimulationanalysisandthermalanalysisofnaturalconvectionradiator,thesteady-statetemperaturedistributionoftheradiatorissimulated,andcomparedthesimulationanalysisandthermaltestresults.Resultsshowthatthedesignoftheradiatorsatisfiestherequirementofheatdissipation,andverifiesthecorrectnessofthermalresistanceanalysismethod.IntroductionComparedwiththetraditionalincandescentlampandfluorescentlamp,highpowerwhiteLEDhashighbrightness,lowpowerconsumption,longlife,gooddirectivity,fastresponse,noradiation,greenasanewgenerationofgreenenvironmentalprotectionsolidlightingsource.Recently,whitelight-emittingdiode(LED)hasattractedmuchattentioninlightingapplicationsandback-lightunits.ItispredictedthatLEDwillwidelyreplaceconventionalincandescentandfluorescentlampsforgenerallightinginthefuture[1_3].TwodistinctapproacheshavebeenadoptedtoproducewhiteLED.Oneistheuseofindividualprimary-colorLEDs,suchasred,greenandblue.TheotheristhecombinationofphosphorwithablueorultravioletLED,whichbenefitsfromrelativelylowcostaswellasgreatcolorstabilityoverawiderangeofcolortemperature.Byfar,phosphors-conversionwayisthemainapproachforfabricatingwhiteLED.ThemostwidelyusedwhiteLEDconsistsinahighperformanceblueLEDandaluminateyellowphosphor[4,5].However,thistypeofwhiteLEDemitslittleredlightandthereforehasrelativelowcolorrenderingindex(CRI).WiththedevelopmentofwhiteLED,highcolorrenderingproductscatchmuchattentionforthebasicdemandingenerallightingandsomespecialapplications,suchasmuseum,showofvaluables,photographandsurgicaloperation.Commonly,thecolorrenderingofwhiteLEDcanbeimprovedtosomeextentbyimplantingredphosphoronthebasedofyellowphosphor.However,whiteLEDwithaveragecolorrenderingindex(Ra)above90isstilldifficulttoachieve,becausethegreenlightcomponentisalsoinadequateintheluminescenceofwhiteLED.LEDproduceslightbyelectronictransitionbetweendifferentenergyband,andthelightdoesnotcontaintheinfraredpart,anditsheatcannotdisappearbyradiation.AtpresenttheLEDluminousefficiencycanreach10%—20%,therestofenergyisconvertedintoheat.Therefore,usedmultiplesingleLEDchipassemblyintoamodule,ahighpowerLEDtemperaturewillriserapidly,whichleadstoworkingvoltagedecrease,lightintensitydecrease,longerwavelengthsoflight,speeddroop.So,theresearchonhighpowerLEDheatdissipationisofimportanttheoreticalandengineeringvalue.Nowthecommonlythermalradiationare:aircooling,heatpipecoolingandthermoelectricrefrigeration,etc.Byusingthetheoryofevaporationheatabsorptionrefrigeration,heatpipehasgoodcoolingeffect.Bythefiniteelementsimulationanalysisandthermalanalysisofnaturalconvectionradiator,thesteady-statetemperaturedistributionoftheradiatorissimulated，andcomparedthesimulationanalysisandthermaltestresults.Resultsshowthatthedesignoftheradiatorsatisfiestherequirementofheatdissipation,andverifiesthecorrectnessofthermalresistanceanalysismethod.ThethermalcalculationofLEDlightinglampsandlanternsThestructureofa50wwhiteLED.A50Whigh-powerwhitelightLEDlightingismainlycomposedofradiator,LEDchip,thecondensercover,lampholderandthepowersupply,chimney.AsshowninFigure2、Figure3,aradiatorisdesignedwithsimplestructure,lowcost,easyproduction.Theradiatorusealuminumfinswhichhasgoodthermalconductivityperformance,andthethermalconductivityis150（W/),metalcircuitboardandradiatorbasewithhighthermalconductivitysiliconeadhesivecoefficientwhichthermalconductivityis3.8（W/).Fig1thestructureofradiatorFig2thesideviewofradiatorThermalanalysismodel.The50WhighpowerLEDisamorechipcomponents,composedoffive10Wchippackages.Calculationissimplifiedto:allchipinseriesconnection,andarrayinthesamecircuitboards,chipspecificationsareexactlythesame,worktemperatureandconsumedpowercompletelyconsistent,ignorethethermalinteractionbetweenthechip,sosimilartoparallelcircuitchipthermalresistancemodeloftype.AsshowninFig3isthethermalresistancebetweenthechipandinternalheatsink,isthethermalresistancebetweeninternalheatsinkthermalresistancemetalcircuitboard,isthethermalresistancebetweencircuitboardandradiator.Figure3multichipLEDequivalentthermalmodelWecanseethatthemultichipLEDintegratedencapsulationoftheequivalentheatpathisthaneachLEDchipthermalresistanceconnectinparallelandthenconnectionwiththermalresistance,thermalresistanceandconvectionradiatorthermalresistanceinseries.Theparallelformula:(1)Becauseeachchipisthesame,so:(2)Andsimilarly：(3)Thetotalthermalresistanceofthemodel:(4)Accordingtotheconceptofthermalresistance,theLEDjunctiontemperaturecanbeobtained:(5)DistheenvironmentaltemperatureDisthechip'stotalpowerconsumption.=8C/W,TA=25,ThermalresistanceofthermalconductiveadhesiveR1=1.8/W.65,Wecanget(6)RadiatorthermalresistanceR=5.5C/WWecangettheavailableminimumheatdissipationareaoftheradiatorTheheatflowfieldanalysisofLEDlampsandlanternsthecoolingstructureThisarticleusesthefiniteelementmethodtosimulatethesteady-stateheatflowfielddistributionofchipRadiatorsteadystatethermalanalysis.ThesteadystatethermalanalysisofLEDlampsandlanterns.ThetemperaturedistributionshouldmeetwithheatsourceofheatconductiondifferentialequationwhenLEDchipworksinastateperformance.（7）Tisthetemperature,qistheheatperunitvolume,kisthecoefficientofthermalconductivityUsingfiniteelementsoftwaresimulation,wedefinethattheenvironmenttemperature25℃,radiator’sconvectiveheattransfercoefficient5W/k,thechipP-Njunctionistheheatsource,Heatgenerationrateforunitvolume2.04e8W/.FromtheFig4,wecanfindthehighesttemperatureareaconcentratedinthecenterofchip,andthehighesttemperatureis62.3.Fig4Steady-statetemperaturefieldFig5TemperaturedistributionofdistributionoftheradiatortheradiatorheatflowsimulationWavelength(mn)Fig.6LuminescencespectraofwhiteLEDswithdifferentratiosofthealuminateyellowphosphorandnitrideredphosphorFig.6showstheluminescencespectraofwhiteLEDswithdifferentratiosofaluminateyellowphosphor(GP-0754)andnitrideredphosphor(GP-0765A).AsshowninFig.2,theredcomponentinthespectrumhasbeengraduallystrengthenedwiththeincreaseoftheamountofthenitrideredphosphor.R9rapidlyincreasesfrom22to92whentheratiooftheyellowandredphosphorschangesfrom97:3to89:11asshowninTable2.Raalsograduallyincreaseswiththeincreaseoftheamountofthenitrideredphosphor.However,therelativebrightnessofthewhitelightshowsagraduallydecrease.ThisisduetothecontradictionsbetweenCRIandluminousefficacy.HighCRIrequiresanaveragedistributionofthewhitespectruminthevisibleregion.Whiletheluminousefficacyissensitivetoawavelengthofaround555nmConclusionOnthebasisoftheestablishmentofhigh-powerLEDthermalresistancemodel,thispapercalculatedtheminimumeffectivecoolingarea.Throughthesimulationandexperiment,thealuminumfinnedradiatordesignisverifiedtofulfilltherequirementsoftheengineeringapplicationunderthe25℃environmenttemperaturewithinfullworkingcapacity,andthechipmaximumjunctioncanbecontrolledwithin65℃.

附錄2中文譯文大功率LED光源的熱分析摘要作為一種典型的綠色照明光源，大功率LED的輸入功率大多轉(zhuǎn)化為熱能，散熱對(duì)其性能有重要影響。對(duì)于LED燈散熱器，得到了其熱傳導(dǎo)模式。通過(guò)對(duì)自然對(duì)流散熱器的有限元模擬分析和熱分析，對(duì)散熱器的穩(wěn)態(tài)溫度分布進(jìn)行了模擬，并將模擬分析結(jié)果與熱試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，散熱器的設(shè)計(jì)滿足散熱要求，驗(yàn)證了熱阻分析方法的正確性。介紹與傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈相比，大功率白光LED具有亮度高、功耗低、壽命長(zhǎng)、方向性好、響應(yīng)快、無(wú)輻射、綠色環(huán)保的新一代固體光源。近年來(lái)，白光LED（whitelightemittingdiode，LED）在照明應(yīng)用和背光器件中引起了廣泛的關(guān)注。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)LED將廣泛取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈用于普通照明。采用了兩種不同的方法來(lái)生產(chǎn)白色LED。一種是使用單獨(dú)的原色LED，如紅色、綠色和藍(lán)色。另一種是熒光粉與藍(lán)色或紫外LED的結(jié)合，這種結(jié)合得益于相對(duì)較低的成本以及在較寬色溫范圍內(nèi)的良好色彩穩(wěn)定性。到目前為止，熒光粉轉(zhuǎn)換方式是制備白光LED的主要途徑。最廣泛使用的白色LED包括高性能的藍(lán)色LED和鋁酸鹽黃色熒光粉[4,5]。然而，這種類(lèi)型的白色LED很少發(fā)出紅光，因此具有相對(duì)較低的顯色指數(shù)（CRI）。隨著白光LED的發(fā)展，高顯色性產(chǎn)品越來(lái)越受到人們的重視，因?yàn)樗瞧胀ㄕ彰骱筒┪镳^、貴重物品展覽、攝影、外科手術(shù)等特殊應(yīng)用的基本要求。通常，在黃色熒光粉的基礎(chǔ)上植入紅色熒光粉，可以在一定程度上改善白色LED的顯色性。然而，平均顯色指數(shù)（Ra）在90以上的白光LED仍然很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榘坠釲ED的發(fā)光中綠光分量也不足。LED通過(guò)不同能帶之間的電子躍遷產(chǎn)生光，光不包含紅外部分，其熱量不能通過(guò)輻射消失。目前LED的發(fā)光效率可以達(dá)到10%-20%，其余的能量轉(zhuǎn)化為熱能。因此，將多個(gè)LED芯片組裝成一個(gè)模塊后，大功率LED的溫度會(huì)迅速升高，導(dǎo)致工作電壓下降、光強(qiáng)下降、波長(zhǎng)變長(zhǎng)、速度下降。因此，對(duì)大功率LED散熱的研究具有重要的理論和工程價(jià)值。目前常用的熱輻射有：空氣冷卻、熱管冷卻和熱電制冷等。利用蒸發(fā)吸熱制冷理論，熱管具有良好的制冷效果。通過(guò)對(duì)自然對(duì)流散熱器的有限元模擬分析和熱分析，對(duì)散熱器的穩(wěn)態(tài)溫度分布進(jìn)行了模擬，并將模擬分析結(jié)果與熱試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，散熱器的設(shè)計(jì)滿足散熱要求，驗(yàn)證了熱阻分析方法的正確性。LED照明燈具的熱計(jì)算50w白色LED的結(jié)構(gòu)。50W大功率白光LED照明主要由散熱器、LED芯片、冷凝器蓋、燈座及電源、煙囪組成。如圖2、圖3所示，散熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，生產(chǎn)方便。散熱器采用導(dǎo)熱性能好的鋁翅片，導(dǎo)熱系數(shù)為150（W/）、金屬電路板和散熱器底座，導(dǎo)熱系數(shù)為3.8（W/）的高導(dǎo)熱硅膠黏劑。圖1散熱器結(jié)構(gòu)圖2散熱器側(cè)視圖熱分析模型。50W大功率LED是一種多芯片組件，由5個(gè)10W芯片封裝而成。計(jì)算簡(jiǎn)化為：所有芯片串聯(lián)，且陣列在同一電路板上，芯片規(guī)格完全相同，工作溫度與功耗完全一致，忽略了芯片之間的熱相互作用，所以類(lèi)似于并聯(lián)電路芯片熱阻模型的類(lèi)型。如圖3所示是芯片和內(nèi)部散熱器之間的熱阻，是內(nèi)部熱沉之間的熱阻熱阻金屬電路板，是電路板和散熱器之間的熱阻。圖3多芯片LED等效熱模型我們可以看到，多芯片LED集成封裝的等效熱路是比各個(gè)LED芯片的熱阻并聯(lián)再與熱阻、熱阻和對(duì)流散熱器的熱阻串聯(lián)。平行公式：(1)因?yàn)槊總€(gè)芯片都是一樣的，所以：(2)同樣地：