LED路灯散热优化设计与性能评估APP的开发

摘要

LED是一种高效节能的新型照明光源，是新一代城市照明的有力竞争者。然而，由于目前LED芯片较低的光电转换效率，其实际功率的70％以上将转换为热能，而过高的芯片结温将会直接影响到LED芯片的可靠性。
　　以6款50W大功率LED路灯样品为实验对象，研究了其散热的一般过程，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。分别测试了各个样品在20℃以及25℃自然对流换热条件下的芯片Tp( Thermocouple connection point)温度，并以实测实验条件为参照，利用COMSOL Multiphysics软件，对测试样品分别进行了单物理场与多物理场建模仿真。仿真结果显示，在单物理场仿真条件下，样品的仿真结果与样品实测结果之间具有较好的对应关系，误差在3℃以内。多物理场仿真更贴近散热器的实际工作情况，但求解过程需占用更多的计算机资源、花费更长的计算时间。
　　依照样品测量与仿真计算结果，从样品的结构特点出发，详细分析了各样品的散热性能，给出了一般情况下LED路灯的优化方案。以仿真实验为参照，利用COMSOL Multiphysics软件的APP开发模块，设计了一款集快速评定LED路灯散热性能与散热器优化开发功能为一体的仿真APP。经测试，该仿真APP与实测数据之间的误差在2.2℃以内，具有较高的预测准确性。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 LED散热器研究现状

1.3 本文研究内容

2 LED路灯的散热理论分析

2.1 传热学理论简介

2.2 路灯散热过程分析

2.3 本章小结

3 LED路灯散热实验与仿真研究

3.1 路灯散热实验

3.2 单物理场仿真研究

3.2.1 几何建模与网格划分

3.2.2 仿真参数设定

3.2.3 仿真结果与误差分析

3.3 多物理场仿真研究

3.3.1多物理场接口与求解器设置

3.3.2耦合模拟模型简化

3.3.3仿真接口设置

3.3.4求解域大小设定

3.4 两种仿真结果的对比

3.5 本章小结

4 结构优化与性能评估APP的开发

4.1 路灯散热优化研究

4.1.1 路灯散热性能分析

4.1.2 优化方案验证

4.2 路灯散热性能评估仿真APP的开发

4.2.1 APP的功能设置

4.2.2 APP的制作

4.2.3 APP在路灯散热性能测试中的应用

4.3 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文（及专利）目录