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1、北京理工大学珠海学院2011届本科生毕业论文基于传热基板灯罩自夹紧管灯设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院能源与动力工程赵子豪学 号：职 称：160407107161廖爱群讲师中国珠海二二 年 五 月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于传热基板灯罩自夹紧管灯设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 赵子豪 日期： 2020 年 月 日基于传热基板灯罩自夹紧管灯设计摘 要传统的LED管灯因装配过慢，装配方法不够简洁，严重影响
2、了LED照明的快速推广，而提高装配效率是改善这一问题。本设计提供的传热基板自夹紧的LED管灯，由于在传热基板安装部上设置有条形卡槽，可以将传热基板卡设在条形卡槽内，不再需要通过螺钉将传热基板固定在散热器上。本设计为基于传热基板灯罩自夹紧管灯设计，是一种针对合理照明装置的支撑、悬挂或连接装置技术领域的设计，是一种对LED管灯进行高效快速装配的方法。设计出原理演示模型，并且做出实物，检测在不影响光效的情况下可以达到预期的效果。最后仿真了对流散热不良的情况下，铝材料表面氧化和未氧化所具有的不同红外辐射发射率对照明灯具散热的影响。本设计中只涉及管灯。本次设计对于LED照明的快速推广起到了助推作用。也对
3、于可持续发展战略的国策做出了贡献。 关键字：自夹紧；LED管灯；传热基板Design of self clamping tube lamp based on heat transfer substrate lampshadeAbstractThe traditional LED lamp assembly is too slow and the assembly method is not simple, which seriously affects the rapid promotion of LED lighting, and improving the assembly efficie
4、ncy is to improve this problem. The heat transfer base plate self clamping LED tube lamp provided by the design can be clamped in the strip clamp groove because the strip clamp groove is arranged on the installation part of the heat transfer base plate, and the heat transfer base plate can no longer
5、 be fixed on the radiator by screws.This design is based on the heat transfer base plate lampshade self clamping tube lamp design, is a design for the technical field of reasonable lighting device support, suspension or connection device, is an efficient and fast assembly method for LED tube lamp. T
6、he principle demonstration model is designed, and the object is made. The detection can achieve the expected effect without affecting the light effect. At last, the influence of different infrared emissivity of oxidized and unoxidized aluminum surface on the heat dissipation of lighting fixture is s
7、imulated. In this design, only tube lamps are involved.This design promotes the rapid promotion of LED lighting. It also contributes to the national policy of sustainable development strategy.Key words: Self clamping; LED tube lamp; Heat transfer substrate.目录1绪论61.1 发光二极管的含义61.2 LED新型节能光源的发展概况61.3 L
8、ED新型节能光源的发展趋势81.4 LED新型节能光源的分类102新型节能光源LED的工作原理112.1 LED新型节能光源的原理122.2 PN结特性132.3 新型节能光源LED散热的原理152.4 新型节能光源LED的光通量163传热基板灯罩自夹紧管灯的设计183.1 现有技术中条形的LED管灯介绍183.2整体装置的设计和安装步骤193.3热基板灯罩自夹紧管灯的优势233.4自夹紧LED管灯内部装配244传热基板管灯散热器红外辐射散热的仿真284.1LED灯具的散热机理284.2LED散热器的散热仿真284.3红外仿真结果分析305展望与结论31结论32参考文献33致谢34附录1外文文
9、献35附录2中文翻译401绪论1.1 发光二极管的含义LED（light emitting diode）新型节能光源。由含镓（Ga）、氮（N）等多种化合物复合化合制成。人们发现二极管当电子跟空穴复合时可辐射产出可见光照，也就因此，人们产生了启示。这个东西，可以作为指示灯来提醒人们，也可以组合成数字、文字来给人们提供讯息。久而久之人们发现用砷化镓做成的二极管发出的光为红色，二极管发出绿色的光照是用制的、发出的可视光为黄色是用做成的，发蓝色可见光是用做成的。发光二极管与普通二极管他们两者的关键构成因素都是一样的，他们都是由一个P-N-P结构成，具有二极管都具备的单项导电的特性，假设给发光二极管一个
10、正向电压时，N区的空穴和P区的电子在P-N-P结复合，辐射产生可见光源。当然，根据视半导体材料的性质和复合释放的能量数目而定，可见光波长也各就不相同。我们生活中常用的是发出红可见光、绿色可见光或黄色可见光的二极管。值得注意的时当反向击穿电压过大的时候，我们必须串联接通电路。不然便会损坏二极管，造成危险的事故发生。发光二极管的核心是由由P型晶片和N型晶片，两者的中间有一个过渡的P-N-P结，在这些中间发生载流子的复合就会使能量以光的形式释放出来。如果逆向给他施加电能，那么载流子很难通过P-N-P结，所以二极管不工作（不发光源）。当它处于工作模式时（即加上正向电路），半导体晶体就发出不同颜色的光线
11、，强弱和电流强弱息息相关。1.2 LED新型节能光源的发展概况从20世纪开始人们已经知道半导体材料可发出光源的常规知识,第一个发出红色光的商业用途二极管产生于1960年。于是人们在此基础成功开发出可以发出蓝光的GaN肖特基管该管是由制成，自从20世纪“蓝线”的蓝光二极管由日本LED制造厂商开发出来之后，LED走上了快速发展的道路。经过近些年的发展，大家已经十分熟悉了解并知道如何使用新的LED，现在LED已经丰富到可以发出红、橙、黄、绿、蓝等多种颜色的色光。于是各国相继出台各式各样的政策来鼓励LED的发展如下表所示:表1.1各个国家针对LED发展的方针国家政策日本21世纪照明计划美国下一代照明计
12、划欧盟半导体照明计划韩国氮化镓半导体开发计划英国“用于有效照明解决方案的新型发光二极管”计划中国半导体照明工程在这种大环境的推动下,目前传统照明已经逐渐被LED所取代,以西安市这近5年来的数据为例,白炽灯的销量比往年下降了80% ,而LED灯的销量却上升了前所未有的高度。一些发达国家也开始了逐步淘汰白织灯的步伐。针对这一系列的策略。各个国家都在加紧研制新的LED照明产品，希望领先于时代走在前列，根据美国光电工业发展协会(OIDA)统计如表1.2所示表1.2 OIDA统计的发展LED历史时间线时间开发厂家产品2006年6月日本LED厂商日亚化学工业公司开发出100 20mA的白光LED2006年
13、7月美国科锐（Cree）开发出131 20mA的白光LED 2006年12月日本LED厂商日亚化学工业公司开发出150的实验室内照明灯用白光LED 2007年初飞利浦照明和美国的安捷伦科技合资Lumileds公司开发出115 350mA ,光通量为136的大功率白光LED 2009年2月日本LED厂商日亚化学工业公司开发出效率高达249的LED2010年2月飞利浦照明和美国的安捷伦科技合资Lumileds公司开发出一种白色LED在受控的实验室环境内,以标准测试条件及以350mA电流推动下得出208 2011年3月荷兰飞利浦公司开发出一种融合了半导体致冷与普通极管的特性 ,新结构为N-PN-P
14、,新结构使得发光二极管的发热量明显降低,功率不变,但寿命大幅增长。相较于普通照明而言，白色光源在生活中照明中普遍容易使人们接受。因为白色光源在仿生学中更接近太阳光，相比于黄色的白炽灯更易使人类眼睛所接受。所以人们在1989年研发出一种白光的LED。这种LED是将芯片发蓝光（）和经过高温烧结制成的荧光粉（含），两者相互反应、激发，便发散出黄色光，峰值高达500多，碗状反射腔中的LED驱动，被覆盖树枝薄层，发出的蓝光被（含）所吸收。还有一部分的蓝色光与（含）发出的黄光混合，便可以得到得白光。对于白色LED，通过改变（含）的化学组成和厚度，也就是物理性质和化学性质。就可以获得色温的各种白光。这种通过
15、美学三原色原理用蓝色光LED得到白光的方法，结构简单、廉价、技术过硬，因此，它是现有技术中应用最为广泛的。1999年点一盏白色LED灯问世以来，第二年LED应用于室内照明。到2011年国家发展改革委、国家工商总局等多个部门联合颁发战略方针，为了守护环境的平和，明确指出中国未来需要可持续发展必须节约能源，使用白光LED新型节能光源，使他进入普通照明领域走入千家万户，寻常百姓家。LED新型节能光源也变的越来越普及，LED新型节能光源的开发便被称作是自爱迪生开发的白炽灯以来的最为伟大的发明，也是光的第二次世界性的革命。现在我们使用的便是第四代照明光源产品。1.3 LED新型节能光源的发展趋势地球生态
16、恶化、臭氧层空洞、能源储存不足等问题越来越严峻。人们也便认识到改变能源获取方式，提高能源利用率。从开源，节流方向来解决，改善这些问题。随着国民经济的持续走高，收入增长提高了人们的生活水平，改善了住房条件，使得人们对舒适性要求越来越高，对照明质量和电力供应的要求也越来越高，电灯成为人们生活的必需品。但由于我国是一个人口大国，对节能灯的需求量也十分庞大，随着全国人民生活水平的提高普通的白炽灯已经不能满足人们的需求。成本低、光效高、发光面积大、无眩光、无重影，便是对新型光源的追求。新技术不断取得突破性进展,半导体照明技术创新的步伐正在不断加快。2001年7月，美国能源部以提高LED发光效率为目的提出
17、“”，计划在二十一世纪的十年间投入大量资金在LED的照明发展和研发上面，根据美国光电制定计划来看，我们可以清楚看到美国照明产业未来发展走向。如表1.2所示:2012年，的传统白炽灯被新的LED所取代;到2020年也就是今年实现因使用LED使照明总体用电量减少为之前的一半。将LED的效率提高到并且实现制作成本下降。以达到节约能源的目的。表1.3 OIDA的LED技术指标发展时间线指标2002年2007年2012年2020年发光效率(lm/W)2575150200光通量(lm)2520010001500寿命(h)200005000080000100000输入功率(W)12.76.77.5光通价格(
18、$/Klm)2002052照明成本($)5432.5同前国内外已经广泛使用了LED(发光二极管)作为新型节能光源，在家庭照明、公司写字间及户外装饰照明中，已经大量使用了LED节能灯，特别是LED管灯，条形的LED管灯取代现有的普通白炽管灯是必然的趋势。现阶段LED新型节能光源主要都是白色光源的LED节能灯，如今LED照明新型节能灯生产厂家均有质保三年，保障消费者的后顾之忧大颗粒的每瓦，小颗粒的每瓦。光衰每年下降个百分点。例如一个常规的10瓦LED节能灯就可以替换40瓦大功率的照明灯。表1.4 LED与传统照明灯具的比较光源光效电源效应显色指数寿命/hLED90-30095%8050000节能灯
19、7065%80-905000白炽灯30-951500根据下表1.4可知西安市2月用电数据统计，此次统计257家客户，总用电额为3812.53万kw/h。我们可以看到工业区，办公楼，学校，商场医院，所用电电量占比是最高的。其中绝大部分是用于日常照明。图1.1 西安市电量占比由于全球范围内可再生资源的消耗急剧增加;碳排放已经达到地球生态系统的峰值,全球温室导致北极陆地面积减少,海平面随之上升了。从生存环境空间和能源消耗过大来看,我们人类所面对的问题已经十分严峻了。自从21世纪以来，人们针对这一问题做出了一系列的努力。而我国的战略方针是将可持续发展战略纳入经济和社会发展规划。97年的十五次全国代表大
20、会将可持续发展战略定为我国国策。也是全国人民全面奔小康的主要目标。1.4 LED新型节能光源的分类新型LED节能光有很多种，分类的方法也有很多种，常见的大致分为以下几个种具体如表1.5所示：表1.5新型节能光源LED种类新型节能光源LED的分类方式新型节能光源LED的具体种类按照有无色和LED出光处有无散射剂无色散射、有色散射、无色透明、有色透明；按照发光管发光颜色不同红、橙、绿（黄绿、标准绿、纯绿）、蓝色等依据出光面不同表面安装用微型管、侧向管、长方形、面发光管、放灯、圆灯等；依据发光强度角不同标准型、散射型、高指向性；依据封装结构不同玻璃封装、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装、全环氧包封
21、等；依据工作电流和发光强度不同普亮、高亮、超高亮依据衬底不同蓝宝石、硅、碳化硅（SiC)、铜因化学性质不同机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。LED因为它特有的优点在各个领域都有应用，具体如图1.2所示： 图1.2 新型节能光源LED各领域的应用2新型节能光源LED的工作原理2.1 LED新型节能光源的原理LED新型节能光源主要是通过镇流器给LED驱动核心加热，温度加热时，芯片驱动的核心就开始向外发散电子粒子（核心上涂上电子粉端粒），电子间非弹性碰撞使他们相互碰撞、复合，碰撞、复合后产生的能量在电容器中不断积蓄，释放跃迁产生电离。当LED新型节能光源 结的端电压到峰值产生等势面的势垒时
22、，这时给它施加一个正向电路，P区和N区的载流子相互扩散，相当与电容一样，我们清楚的知道电子偏移远比空穴偏移要容易许多。我们能看到大量电子向区扩散。在P区发生载流子与空穴两两复合，所产生的能量以光的形式发泄而出。这便是结发光的机理。原理演示图如下图2.1所示：图2.1 一种常规新型节能光源LED原理示意图图2.1是一种常规新型节能光源LED照明灯具的原理电路图,该产品使用的是220V生活生活常用电压,电路通电后在电容C1那里将220V交流电压压降到适合电路运行的电压。经过二极管稳定电路，在电容C2过滤掉多余的波载经过电阻限流，通入38个串联的LED芯片，这时经过镇流器后通过的电压和电流都是比较小
23、的，可以让电路正常运作的，但是生活由于突发状况我们要考虑各种各样的问题来避免这种事故的发生，包括使用过久，不可避免出现光衰和散热器散热不良损坏芯片驱动等。光衰减所流失的颗粒对灯的寿命有决定性影响。温度越高，分子运动越剧烈所以散热性能便是决定光衰减因素。电阻受热，阻值变小，所以通过的电流就变的大起来了。电流过大就容易烧坏电路板、击穿二极管造成事故所以散热的问题是所以大功率电器必须攻克的难关。这也是新型光源所面临的关键性问题。当然功率小的LED是可以忽略的，所以我们在电路的设计的时候电路的电流电压不能过大。图2.1中R1、R2在整个电路中被称为电路的卸放元电阻，是来防止电容储存过大而产生的电路磨损
24、。,R3是限流元电阻，来防止高峰用电期间电流电压不稳时弱时强造成电路板烧坏，C2是电容滤波是用来防止开灯时产生的电路电流突增的冲击电流对LED芯片驱动的损害。开灯的瞬间会有一个很大的充电电流。该电流直接通过LED容易烧坏驱动，所以需要一个电容来保护电路防止大电流的冲击。LED新型光源的制作所用的材料都是辐射复合效率高的高分子材料，这需要以提高电子和空穴的复合效率。不同的材料决定LED不同的发光颜色，而我们日常使用的白光LED是运用美术视觉效应将发出三原色(红、蓝、绿)单色光进行色彩复合。或者利用荧光粉的催化使输出光源含有三原色(蓝、绿、红)，从而刺激人的感官细胞产生白光的效应，毕竟二极管本身比
25、较比较单一它只能发出单色光。所以现在使用三原色的基本原理来制作白光LED新型节能光源。2.2 PN结特性参数意义单位K玻兹曼常数（k=1.3806505）J/KT热力学温度K（开尔文）e电子电荷（e1.6021892）C（库仑）本征载流子浓度个/PN 结内 P 区的受主浓度个/PN 结内 N 区的施主浓度个/P 区内总少子电子总浓度个/n 区内总少子空穴总浓度个/、空穴和电子的扩散系数少子空穴和电子的扩散长度个/，电子和空穴的有效质量KgLED新型节能光源理想PN结空间电荷区外的半导体区是呈中性的，在正常工作时流过PN结的电流以扩散电流为主。PN结电光转换过程中只产生的光和热的电流都来自于载流
26、子的注入。伏安特性分析伏安特性是模拟电路分析最主要的电学特性。下图2-2便是常规LED新型节能光源理想状态下的特性曲线，其中AB段为LED可以正常工作的区域。由于做功P-N-P结内部电场被消弱，电路处于工作状态。在曲线OC段为LED电路的反向死区，如果反向击穿电压过大，就会造成二极管短路，所以该区域一般是处于反向截止状态。这样使内部载流子可以稳定的扩散复合，以保护整个电路的作用。曲线CD端便是反向电流达到峰值击穿二极管，电流突增，电路损坏。所以这个也被人称作反向击穿区（危险警报区）。2.3 新型节能光源LED散热的原理LED驱动在正常工作的时候，频繁的进行电、光、热之间转换，其中光热转换效率并
27、不是100%所以工作时间久了，便有许多热量残留在芯片中。电能转化为热量大概是整体的70%左右，如果不将残留的热量带走，那留在芯片上的热量会积累，驱动的温度将升高，加速芯片驱动颗粒的流失，造成光衰乃至烧毁。所以一般情况下主要通过导热介质将芯片驱动上的多余热量传导至散热器上。经过对流和热辐射散热这两个方式降低结温，用了保护电路。传导散热：热传导在固体中传递主要是通过振动形式的原子活动。对于一维的热传导: 对流散热：根据流体的性质，对流传热一般分为受迫对流和自然对流，一种是分子随机的传输，一种是比较宏观上的传输。对流散热遵守牛顿冷却公式：辐射散热：当一个物质在一定温度下所辐射产生的热为热辐射。(如:
28、生活中的暖气片主要通过热辐射进行散热来给人们驱寒)。图2.3一种LED新型光源管灯辐射散热原理图2.4 新型节能光源LED的光通量发光强度:光向某一二维角辐射的能量，单位是坎德拉()：下图3.3为一光束角。图2.4 光束角已知世界范围内规定如果LED发光半波宽度30-100nm,表明LED各项指标合格，可以出厂。发光效率:光通量与消耗的电功率的比。具体如公式3.5所示：光衰: LED工作时间久了，颗粒流失后产生的光之衰弱。3传热基板灯罩自夹紧管灯的设计3.1 现有技术中条形的LED管灯现如今我们日常所用到的LED管灯便是包括灯管和两个端盖，整体结构在外观上主要由光源板、散热器和半球状的灯罩组成
29、，LED的灯罩、传热基板和散热器这三个部件的长度基本相同。由于灯芯片驱动在光板中间，这样产生的热便会使得基板上的热量分布不均匀。有些地方温度过高，有些地方温度过低，两者差异过大不均衡。这种问题的主要攻克点是，对流散热不够，无法达到长久的使用要求。针对这一关键问题，针对散热器内表面空腔进行一些优化设计，在散热器内表面空腔制作些锯齿形或矩形的散热片，通过增加接触面积，进而降低对流换热热阻。这些锯齿形或矩形的散热片用于增加散热面积和提高散热效率。现在的LED制作需要通过螺钉把传热基板固定在散热器上，这些工作都是要通过人力完成。这样伴随而来的问题也十分明显，人力有时穷，它的效率是比不上工厂的流水线的。
30、况且，安装步骤十分复杂需要在相应的螺孔位置上打紧螺钉，这样一个个的装配下来，工程耗时是很久的。而且这样的装配工作通常会使用很多导热胶材料，这样便对环境造成污染。具体如图3.1所示：图3.1现有技术LED管灯的结构示意图3.2整体装置的设计和安装步骤首先第一步向散热器传热基板安装部上的两个T形卡槽勾施加两个向外的作用力，这两个力会使散热器条形卡槽的实际容积增大；在其步骤中分别对称地在两个T形卡勾的施力端施加两个朝向散热器散热主体方向的作用力。然后两个T形卡勾的支撑柱体发生弹性形变。其中1是散热主体；2是传热基板安装部，具体如图3.2所示。图3.2传热基板自夹紧式LED管灯的第一步安装示意图第二步
31、将传热基板从所述条形卡槽的侧口插入到所述T字形卡槽中。将光源板可以从所述T字形卡槽的任意一侧进入。插入后需要检查是否两端对齐。其中图中3就是光源板；具体如图3.3所示。图3.3传热基板自夹紧式LED管灯的第二步安装示意图第三步便是把那两个T字型的卡槽勾的力撤去，此时这个T字型的卡槽勾便会在自身弹性恢复力作用下将光源传热板卡在T字型的卡槽的安装结构中。在这种情况下光源传热板平面与凸台底面便会实现完全面接触与两端的T字型的卡槽勾的夹紧端实现面和线的混合接触。光源传热板的LED芯片两端可以涂有导热硅胶以加强固定，使结构更加稳固。具体如图4.4所示。图3.4传热基板自夹紧式LED管灯的第三步安装示意图
32、；第四步散热器安装好传热基板的LED芯片后，灯罩便卡在散热器侧槽上。此时上面灯罩形成LED管灯的灯管，其中4是灯罩，41是灯罩安装凸起的地方。具体如图3.5和3.6所示。 图3.5本次设计的一种灯罩图3.6传热基板自夹紧式LED管灯的第四步安装示意图；第五步所述LED管灯的灯管的两端安装两个端盖。述两个端盖分别与所述传热基板上的电极相连。具体如图4.6所示。 图3.7传热基板自夹紧式LED管灯的装配好后的示意图特别注意：第一步1中，分别对称地在两个T形卡勾的施力端施加两个朝向散热 器散热主体(1)方向的作用力。使两个T形卡勾的支撑柱体发生弹性形变。在第三步中，在两个T字型的卡槽勾自身的弹性形变
33、恢复力的作用下光源传热板3平面与凸台底面实现面接触与T形卡槽勾的夹紧端实现混合接触。其中21是条形卡槽、22是凸台底面、23是卡勾夹紧端、24是T形卡勾、25是支撑柱体、26是卡勾施力端。具体如图3.8所示：图3.8传热基板自夹紧式LED管灯的第一种散热器立体图传热基板安装于条形卡槽中需要特别注意的是：第一步为向外扳动两个T字形卡槽的两个槽勾，产生微小的弹性变形即可，这样可以增大T字形卡槽的实际容积；第二步为可以通过自动机械装置或人工方式将传热基板从传热基板安装部的T字形卡槽任意一端的侧口穿入到卡槽之中；第三步是传热基板在T字形卡槽安装完成后，撤去你在第二步中两个T形卡勾所施加的力，这时卡勾会
34、在恢复力的作用使弹性形变恢复，使得传热基板和T字形卡槽相固定；第四步为两个T字形卡槽勾在弹性形变的恢复力作用下，会使传热板（光原板）的热传导平面与凸台底面的铝平面实现面接触与两个T形卡槽勾的夹紧端实现夹紧接触。具体如下图3.9所示3.9传热基板自夹紧式LED管灯的第一种散热器主视图本次设计的一种使用散热器两个T字形卡勾使传热基板夹紧的LED管灯，结构中包括传热基板（光原板）、散热器、灯罩、端头这几个部分。两个端头分别卡在由传热基板（光原板）、散热器、灯罩组成的灯管两侧，其特点在于：传热基板（光原板）依靠两个T字形卡槽勾弹性形变将安装部位固定在条形卡槽中。传热基板的传热平面与散热主体底面上的凸台
35、底面面接触，条形卡槽的宽度必须大于传热基板宽度。传热基板安装部2的凸台底面22与传热基板3的传热平面32之间可以涂有导热硅胶已获得更好的传热效果。3.3热基板灯罩自夹紧管灯的优势本设计的散热器依靠自紧力将传热基板夹紧固定在其上的条形卡槽中，利用散热器弹性恢复力将传热板（光原板）在T字形卡槽中夹紧固定，这样混合接触更有利于导热、传热，LED芯片驱动在照明工作时，因光照产生的热量通过传热基板（光原板）传导给散热器，热量通过凸台底面和两个夹紧端传给散热器，热量从传热板传导过来通过散热器外弧面上已有的散热片或者光滑的散热器外弧面散发到空气中实现对流散热。由于散热方面和传热方面是一整个部件，LED照明工
36、作时传热基板传导到凸台底面的热量是最多的，其次是传热基板传导管灯的两个夹紧端的热量相比于凸台底面热量少一点。本设计的传热基板的导热面始终贴合在散热器上，灯管的散热性能更好，传热基板可以实现立体散热，散热效率更高。本设计传热基板与散热器的装配过程中，可以实现传热基板与散热器的自动化装配，作业效率非常高。本设计可以使用自动化设备进行自动化装配，比传统人工安装方式的效率高很多倍。有利于自动化装配。有效改进了日常生活中传热基板向散热器传热不均衡导致光原板变形的隐患。因为由于两者是处于夹紧状态，时刻都线面混合接触，而不是以往用螺丝固定，接触不均衡，有些地方接触不完全，便会导致传热基板出现热变形。本改进，
37、就避免出现这种隐患，提高散热效率。由于传热板始终与散热器的凸台底面相接触，散热器对传热基板起到夹紧作用。也就是说，在组装过程中不需要使用到导热粘合剂，所以大节节省了导热材料，简化了工艺流程，降低生产成本。由于在热胶的生产和使用中会产生某种程度的污染，本设计省略了使用导热硅胶的工序可以获得保护环境的效果。由散热主体1和传热板(光源板）的安装部2者组装成的散热装置散热器采用铝材料所制作而成，为了减轻其自身的重量采用铝合金材料制作的散热器，而且由于铝合金具有优良的导热性能同时可以提高散热器工作过程中的散热效率。具体如下图3.10所示图3.10传热基板自夹紧式LED管灯散热器主视图3.4自夹紧LED管
38、灯内部装配首先准备好电烙铁、锡线、导线在焊点与导线上都加上锡，将导线和灯带焊接到一起。（焊接时正负极的焊点不能连接在一起）图3.11灯带的连接展示图本次实物展示的LED灯具包括散热器、传热板（光原板）、端头和灯罩这四大部件，如下图3.12所示，传热板（光原板）与T字形卡槽混合接触，灯罩凸起地方卡在散热器两侧卡槽上，端头包住灯管散热器两边。其中3是传热板（光原板）、4是灯罩、5是端头盖。图3.12传热基板自夹紧式LED管灯的第一种灯具示意图而它的实物内部构造组装图如下图所示： 图3.13传热基板自夹紧式LED管灯的传热基板、散热器、灯罩组合图最后将LED通路接到镇流器上（注意需要将镇流器用塑料薄
39、膜包住）防止接触短路，灯插如灯座内，完成通路无误后接通电源。 图3.14一种T8常规灯镇流器 图3.15组装完成图由于材料有限，为了方便将做成的实物更简洁方便的进行调试，于是将电路设计为单开口简单电路。这样设计的优势是可以方便的携带，接通电源就可以使用。在光线不足的情况下可以移动自我进行调整。4传热基板管灯散热器红外辐射散热的仿真4.1LED灯具的散热机理LED新型节能灯工作照明时，工作时间过久那么便会伴随LED芯片的温度上升，这样会产生光效降低、寿命下降的诸多的影响，十分不利于节能环保。主要原因是因为照明灯在工作时大约有70%电能转化为热功率，没有及时的散发到外界。而已知最有效的散热方法是通
40、过传热介质将工作时产生热量传导至散热器上来达到LED芯片驱动的散热的目的。这时通过进行对流散热和辐射散热来使传热介质传到散热器热量由弧面外表面散失，从而使LED管灯温度降低，达到保护芯片的作用。本次用LDE常见功率150W的LED散热器作为材料进行散热仿真探究实验。假定处于一个理想环境下使用Gambit进行图形绘制，确定边界。之后采用流体力学模拟软件Fluent对常见功率150W的LED散热器进行散热仿真分析。4.2LED散热器的散热仿真首先用Gambit打开绘制出本次LED管灯散热器的sat文件将线转化成面。然后确定内部节点分部创建结构化网格、设置边界类型。最后输出并保存。之后采用流体模拟仿
41、真软件Fluent进行常见功率150W的LED散热器的散热仿真分析。实物灯的光效约为79，色温是5600K，假设环境温度为，湿度为50%，LED的散热器为铝合金材料，导热系数为155.5W/mk，LED基板材料为纯铝，用计算流体力学数值模拟软件Fluent进行常见功率150W的LED散热器散热仿真模拟分析。具体仿真结果如下图4.1所示。 图4.1 LED新型光源散热器一体化结构无氧化处理的仿真由于基板的材料为纯铝，所以考虑将LED基板表面经氧化处理后进行一次，红外辐射散热的仿真。经查询资料得知基板表面经过氧化处理发射率为0.78，而没有经过氧化处理的基板，它的红外发射率为0.04,两者差异较大
42、，有必要进行一次模拟仿真计算。假设环境温度,50%相对湿度，240W/mk的纯铝热导率，0.95的红外辐射发散率条件下进行散热仿真。具体仿真如图4.2所示 图4.2LED新型光源散热器一体化结构有氧化处理的仿真图4.3不同发热功率的基板温度经过Fluent仿真我们可以明确的发现当两者的发热功率相同时，LED散热板表面经过氧化处理比表面没有经过氧化处理的温度要低。以50W为例两者相差约11。以温度为40来看，且表面经过氧化处理的LED散热板承受的发热功率也比没有经过氧化处理的高20W，根据云图中所示LED散热板需要经过表面氧化处理它才会达到最好的散热效果。4.3红外仿真结果分析本次主要通过对于管
43、灯散热器的结构改良和对散热情况进行仿真，来改进现有的LED管灯装配。对于LED装配困难，工作效率较低不能满足大批量快速生产，设计了一种可以简单快速装配的管灯，在现有的技术做出了一些改良。并对LED管灯的散热器进行了散热仿真模拟。针对于LED散热的问题，仿真了模拟流散热缺失的情况下，纯铝材料的散热器表面有没有氧化两种不同情况下所呈现的不同红外辐射发射率对照明灯具散热不同的影响。由最终结果可以看到:LED散热板表面经过氧化处理比表面没有经过氧化处理的温度要低。以50W为例两者相差约11。以温度为40来看，且表面经过氧化处理的LED散热板承受的发热功率也比没有经过氧化处理的高20W，发现LED散热板
44、需要经过表面氧化处理它才会达到最好的散热效果。5结论与展望本次针对以往技术做出的些许改良，达到人们需要的照明要求，获得的优点如下:1.在室内光照不充分的情况下都能使用 2.装配简单，减少大量的人力物力,减少热熔胶的使用 3.使用安全，相比传统电灯环保性能更好 4.相比传统电灯，照明更加明亮，照明时间更久，保护眼睛 5.原理简单，适合大范围推广使用 在设计中还存在的不足之处如：1. LED光源基板的温度分布不均匀，最高温度与最低温度相差较大2. 镇流器散热不佳，对于在LED光原基板和散热器之间需涂覆导热硅脂增加界面传热热阻3. 受天气因素影响较大。LED驱动是一个极易受温度特性影响的东西，实际投
45、入使用时需要将当地的光照强度与气候温度综合来考虑，不同地区需要对方案进行不同程度的改良、微调，使之满足LED照明在当地气候的工作指标。4. 缺少相对的感应装置，特定环境下处理不当LED驱动容易损坏 5.使用流体力学模拟软件Fluent是模拟近似理想状态下的，而在实际使用中，LED驱动是一个极易受到外界温度、湿度和天气状况等影响的东西，所以需要将模拟在实践中再进行改进。根据问题的地方我们做出进一步的改进，针对特定环境下处理不当LED驱动容易损坏我们可以选择驱动电源如果可以更换，这个方案当发生突发故障时我们急需要继续工作，我们只需单独把坏掉的单元模块更换便行。受天气因素影响较大，缺少相对的感应装置
46、对此解决方法就是加一个红外感应装置使得LED环境照度可控，结温预警等智能化功能。 随着时代的进程，光照作为人们日常最需要的环节，入主人们的生活，我认为在未来照明市场应该会规范减少普通灯的使用，更多的使用LED新型光源，就目前来说LED还存在很多问题，还有很多需要改善的地方，相信不久LED定会成为时代主流。总结经过这次的毕业设计，我对LED新型节能光源的了解有了更多更深刻的了解及领悟。由于之前在课堂上有接触过些许，但是都不精通甚至于不了解里面的相关原理及由来。除此之外，我们课外更不会去接触或者是主动去探究它。因此，通过这次毕业设计，对LED新型节能光源的不理解，通过书籍或者是询问老师求解，更甚之，可以在网上求助，以便进一步的加深了解情况。通过自己设计并组装，学习到了很多LED新型节能光源的知识，在未来，必定是一个节能环保的时代，而LED新型节能光源的运用将会大范围用于照明行业。因此，LED新型节能光源拥有着很大的市场前景。现如今这个繁华的世界，光照对于我们来说已经是不可缺失的东西，LED作为一个新兴的照明光源以自身的各种优点逐渐进入并改变着我们的生活。未来必将走进千家万户且影响着我们的习惯。在我们生