论文摘要
LED作为一种电致发光的半导体器件,以其具有的发光效率高、节能环保、寿命长等优点迅速引起业内的普遍关注,被认为是最具代表性的绿色光源,将担负起未来照明应用的重任。基于此,众多科研单位和厂商已经投入重资进行LED照明灯具的研究和开发。当前,LED在普通照明领域的应用还有一些需要解决的问题。因此,本文针对LED在普通照明的应用中需要解决的问题进行了研究并在此基础上设计试制了大功率LED灯泡。文中针对LED在工程应用中极易出现的散热、眩光等问题进行了分析研究,并对LED灯泡的相关零部件给出了相应的设计。在散热方面主要设计分析了结构合理、满足要求的LED散热器;对于眩光问题,针对形成眩光的原因,对用于制造灯罩的材料和加工方式进行了分析。本文主要工作如下:1.首先,对光源基板进行热分布分析从而确定了散热器热源载荷形式,在此基础上设定散热器的相关参数,对散热器进行了结构设计。2.利用正交实验设计法对不同参数的散热器进行了数值模拟,针对散热器的散热效果和质量与各参数之间的关系进行了分析,同时用加权系数法建立了优化目标函数,使得对散热器优化更加有效,散热器的性能更加具有优势。3.基于制造工艺和成本的要求对散热器的结构进行了改进,使用简单对比法再次对散热器做了分析。结合灯泡本身的特性将散热器改进为变截面散热器并进行了散热效果的验证。4.基于灯泡的装配工艺和普通照明灯具的相关标准,对灯泡相关零部件进行了设计,尤其对灯罩进行了防眩光分析,完成了灯泡的相关配光设计。5.完成灯泡样品的性能测试,对设计进行了验证。以上研究内容将对LED大功率灯泡的设计制造提供有效的参考。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 引言1.1.1 LED 光源特征及其发展历程1.2 LED 在照明领域的工程应用及发展趋势1.2.1 LED 的工程应用1.2.2 发展趋势1.3 大功率LED 灯具设计中的技术难题及研究现状1.3.1 主要技术难题1.3.2 国内外研究现状1.4 本论文研究目标及主要工作1.4.1 研究目标1.4.2 主要工作第2章 LED 灯泡设计制造的基础理论2.1 传热学的理论基础2.1.1 传热的基本方式2.1.2 传热的基本原理2.2 功率器件热设计2.3 传热问题的研究方法2.3.1 传热问题研究的一般方法2.3.2 ANSYS 在热分析中的应用2.3.3 ANSYS 热分析步骤2.4 实验设计方法2.4.1 正交实验设计法2.4.2 简单对比法2.5 线性加权和法2.6 LIGHTTOOLS 在配光分析中的应用2.7 制造与装配工艺的相关理论2.7.1 散热器制造的常用工艺2.7.2 装配工艺确定的相关准则2.8 本章小结第3章 光源热分布分析及散热器结构设计3.1 光源热分布的数值模拟3.1.1 几何参数建模3.1.2 光源数值模拟的条件设定及模型3.1.3 热分布数值模拟3.2 基于制造与装配的散热器结构设计3.2.1 散热器制造工艺分析3.2.2 散热器与灯泡其它部件的配合性分析3.3 本章小结第4章 LED 灯泡散热器的数值分析与优化4.1 等截面散热器的数值模拟4.1.1 数值模拟相关假设4.1.2 几何模型的建立4.1.3 数值模拟过程4.1.4 数值模拟结果及分析4.2 优化结果的模拟分析4.3 散热器对比优化4.3.1 散热器的结构改进4.3.2 模拟结果及分析4.4 变截面散热器验证分析4.4.1 变截面散热器的结构设计4.4.2 模拟结果及分析4.5 本章小结第5章 LED 灯泡有关零件的设计及装配工艺分析5.1 灯头的设计与装配方式分析5.1.1 灯头的作用5.1.2 灯头标准化设计5.1.3 灯头的装配方式分析5.2 灯罩的设计与装配方式分析5.2.1 灯罩的作用5.2.2 灯罩的设计5.2.3 灯罩的装配方式与制造材料5.2.4 灯罩的防眩光分析5.3 灯泡设计示意图5.4 本章小结第6章 样品试制与性能测试6.1 样品设计6.1.1 散热器设计6.1.2 灯头的设计6.1.3 灯罩的设计6.1.4 灯泡设计示意图6.2 散热器的数值模拟6.3 样品试制6.4 性能测试6.4.1 实验内容及目的6.4.2 实验设备与实验原理6.4.3 实验过程及结果分析6.5 本章小结第7章 总结与展望7.1 工作总结7.2 展望参考文献致谢
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