大功率LED路灯灯具的散热研究与优化设计

发布时间：2017-09-05 10:51

  本文关键词：大功率LED路灯灯具的散热研究与优化设计

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【摘要】：LED路灯照明集绿色照明与智能照明为一身,是未来道路照明的主要方式。在LED路灯的实际应用中,灯具散热一直是亟待解决的技术难题,其直接影响到路灯的可靠性。本论文从工程传热学原理出发,利用COMSOL Multiphysics软件热仿真来对大功率LED路灯灯具展开散热研究并进行优化设计,旨在为现有灯具散热问题提供解决方案,提高其发光质量,延长其使用寿命,最终真正实现其节能照明的效用。以实际50 W大功率LED路灯灯具为对象,研究了其散热的一般物理模型和数学模型,简化了灯具的散热通道,给出了灯具的传热热阻网络和稳态温度表达式。分别通过实验和仿真两种方法对其在20℃无风自然对流环境下的散热进行了测试与计算,两种方法得到的结果都显示:LED基板温度约为70℃左右,灯具表面温度分布不均,灯具整体散热效果不好,达不到使用要求。采用可靠的仿真方法,全面分析讨论了灯具散热器基体、散热器翅片以及灯具材料等各因素对灯具散热的影响能力。特别地,分别对散热器翅片各尺寸和灯具各部分材料作了正交实验设计,得到了相应优化方案。总体上,分析出影响散热的最主要因素为基体体积大小和散热器材料。综合各因素对灯具的散热影响,建立了50 W大功率LED路灯灯具的散热优化方案,优化后的灯具工作最高温度比原来降低了约30℃。在其基础上,进一步建立了符合道路照明标准的90 W、120 W、150 W、200 W等大功率LED路灯灯具的综合散热优化方案。
【关键词】：大功率LED 工程传热学 热仿真 正交实验 优化设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题的背景和意义8-9
• 1.2 大功率LED散热技术的研究现状9-13
• 1.3 论文主要研究内容13-15
• 2 大功率LED路灯灯具的散热理论研究15-27
• 2.1 工程传热学原理15-20
• 2.2 大功率LED路灯灯具的散热模型20-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 大功率LED路灯灯具的散热实验与仿真研究27-39
• 3.1 灯具的散热实验研究27-32
• 3.2 灯具的散热仿真研究32-37
• 3.3 本章小结37-39
• 4 大功率LED路灯灯具的散热优化研究39-52
• 4.1 散热器基体的散热优化研究39-43
• 4.2 散热器翅片的散热优化研究43-47
• 4.3 灯具材料及其它因素的散热优化研究47-48
• 4.4 多功率LED路灯灯具的综合散热优化设计48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 总结与展望52-54
• 5.1 课题研究成果52-53
• 5.2 进一步研究工作53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58

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本文编号：797556