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关于大功率防爆LED灯的设计

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人气:-发表时间:2014-08-14 10:36【

LED灯设计的一个重要环节是进行二次光学系统设计,即LED颗粒阵列布置、光学透镜的配置、光线路线设计等。我公司设计的大功率防爆LED灯的光源拟采用美国CREE原装13W通用LED颗粒,所有的LED颗粒布置在同一块金属基板上形成LED光源列阵,各LED颗粒前面配置光学透镜,各LED颗粒发出的光线穿过各自透镜透射出来,从不同LED颗粒发出的光线在频率组合、强度、光照方向都有差异,这些光线的相互作用形成特定的光场,得到相应的光照效果。因此,颗粒阵列布置形式和光源颗粒前的光学透镜配置方式,将决定LED灯的光场分布,即特定的光照强度分布、光照方向、光色组合,通过研究LED灯光场分布规律,设计LED光源颗粒的阵列形式和光学透镜配置方式,可以得到所需的光照效果。

现有的LED灯的LED颗粒的电源驱动主要是串联布置,即所有的LED颗粒形成串联负载,这种串联形式的容错性极差,一旦某个LED颗粒发生故障,可导致整个LED灯不能正常发光,本课题研究中将拟采用驱动电源的分组输出方式,对LED颗粒进行分区模块化设计,这可以大大提高光源容错能力,提高光源的可靠性。同时,电源分组输出方式还对改善LED灯的散热性能产生积极的影响。

LED灯大部分是小功率或者不具备防爆性能,随着功率的提高,解决散热问题成为设计LED灯的技术难点,另外,在防爆条件下,LED灯的温度场分布和热量传递与普通LED灯具有本质区别,这更增加了LED灯散热理论研究和散热系统设计的难度。通过建立LED灯数学物理模型,研究在防爆条件下,LED灯的温度场分布和热量传递路径的理论研究,抓住主要影响参数,以方便进行仿真分析。

大功率防爆LED灯的散热系统设计关系其发光效率、使用寿命和稳定性,散热系统设计涉及整个LED灯的多种几何参数和物理参数确定,在理论研究的基础上,对散热系统进行试验研究,测定散热系统的各项技术参数和散热效果,建立LED灯寿命与温度之间的数学关系,为理论模型的优化提供数据,是大功率防爆LED灯开发过程中一个不可缺少的关键环节。

大功率防爆LED灯的散热设计是一个系统问题,涉及到整个LED灯的各种设计参数,不同的设计参数对整个LED灯的散热性能影响的程度和规律是不同的,为了使整个LED灯的散热效果达到最佳,必须对LED灯的设计进行系统优化,即建立以散热效果最好为目标的多参数优化设计模型,并对该优化模型提出相应的求解方法,主要从材料、结构和封装工艺等方面出发,得到优化结果。


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