【摘要】：近年來,隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,汽車的智能化以及外形的美觀化也成為了消費(fèi)者選擇汽車的主要評判標(biāo)準(zhǔn)。作為汽車整體外觀以及汽車行車安全的重要組成部分,汽車前照燈的選擇以及外觀的設(shè)計尤為重要。傳統(tǒng)照明光源,如白熾燈、鹵素?zé)簟㈦瘹鉄舻扔糜谄嚽罢諢綦m然也能達(dá)到良好的照明效果,但在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保,智能化要求日益提高的今天,傳統(tǒng)光源已經(jīng)難以適應(yīng)時代需求。采用大功率LED作為汽車前照燈光源得到了廣大汽車廠商的重視。然而,大功率LED在惡劣的環(huán)境下工作時,會出現(xiàn)芯片結(jié)溫升高的現(xiàn)象,如果LED芯片結(jié)溫得不到有效的控制,將會大大影響LED前照燈的照明性能和使用壽命。因此,探尋一種高效的散熱技術(shù)用于大功率LED芯片的散熱顯得尤為重要。針對傳統(tǒng)散熱技術(shù)在大功率LED芯片散熱應(yīng)用中的缺點(diǎn),本研究基于電暈放電原理,設(shè)計了一種“針-網(wǎng)”式離子風(fēng)發(fā)生器,通過試驗及計算研究了離子風(fēng)在放電空間中的分布特性。研究了針狀發(fā)射電極的布置方案、針尖曲率半徑、施加電壓、電源極性等要素對離子風(fēng)發(fā)生器散熱性能的影響,優(yōu)化離子風(fēng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)。在優(yōu)化后的散熱器作用下測量大功率LED芯片結(jié)溫、光通量、相關(guān)色溫、顯色指數(shù)、發(fā)光強(qiáng)度等熱學(xué)特性參數(shù)和光學(xué)特性參數(shù),研究其光熱關(guān)聯(lián)特性,驗證離子風(fēng)散熱技術(shù)用于大功率LED前照燈散熱的可行性。研究結(jié)果顯示:(1)優(yōu)化后的離子風(fēng)發(fā)生器采用較細(xì)的針狀放電極(針尖曲率半徑80μm,相鄰針間距18 mm),較小網(wǎng)格密度的網(wǎng)電極(20 in~(-2)),放電間隙5 cm,采用負(fù)電暈放電。(2)優(yōu)化后的離子風(fēng)發(fā)生器在電暈放電功率為3 W時可有效降低LED芯片的結(jié)溫,將結(jié)溫控制在30°C左右。(3)優(yōu)化后的離子風(fēng)發(fā)生器能有效控制LED前照燈光源發(fā)出光色度坐標(biāo)藍(lán)移,光通量衰減小,相關(guān)色溫和顯色指數(shù)均沒有明顯變化。(4)離子風(fēng)作用下LED前照燈發(fā)光強(qiáng)度分布范圍更寬,更加對稱和均勻,高亮度中心和弱側(cè)邊緣,更適合于驅(qū)動光束照明。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM923.34;U463.65
【圖文】：

(a) 煤油燈 (b) 乙炔前照燈圖 1.1 非電光源前照燈Fig.1.1 Non-electrical light source headlight光源類前照燈主要包括白熾前照燈、鹵素前照燈和氙氣前照燈。1）白熾前照燈。白熾前照燈的工作原理是：通電將白熾燈的燈絲加熱到白熾輻射發(fā)出可見光。早在 1879 年，美國發(fā)明家托馬斯·阿爾瓦·愛迪生就發(fā)明了白的白熾燈燈絲是由碳絲作為材料的，碳絲燃燒很快且脆弱的碳絲在行車過程的顛簸，無法有效應(yīng)用到汽車前照燈上，因此還是乙炔燈率先應(yīng)用到了汽車到 1913 年，燈絲采用螺旋鎢絲的白熾燈問世，發(fā)光效率從碳絲白熾燈泡的 1 151~181 m/W。凱迪拉克汽車隨后就將其應(yīng)用到了汽車前照燈上，開啟了汽代。由于受當(dāng)時科技水平和汽車本身電氣系統(tǒng)的制約，電氣照明直到 1925 應(yīng)用。由于白熾前照燈是利用熱輻射來實現(xiàn)照明的，導(dǎo)致其缺點(diǎn)也很明顯：發(fā)光效率低、使用壽命短。

(a) 白熾燈 (b) 鹵素?zé)?(c) 氙氣燈圖 1.2 電光源前照燈Fig.1.2 Electrical light source headlight冷光源即發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED），是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化見光的半導(dǎo)體器件，早在 20 世紀(jì) 60 年代就已經(jīng)產(chǎn)生，但當(dāng)時 LED 發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)小，所以只能用作儀器儀表的指示光源。直到 20 世紀(jì) 90 年代，基于半導(dǎo)體材料氮化GaN）和銦氮化稼（InGaN）的藍(lán)光 LED 的發(fā)明，LED 才具有了商業(yè)應(yīng)用價值。進(jìn)1 世紀(jì)以來，隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)、半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展，LED 的發(fā)光強(qiáng)度和效率取得了突破性進(jìn)展，使得 LED 的使用范圍變得更加廣泛[4]。

Fig.1.2 Electrical light source headlight極管（Light Emitting Diode，LED），是一種能，早在 20 世紀(jì) 60 年代就已經(jīng)產(chǎn)生，但當(dāng)時 LED儀器儀表的指示光源。直到 20 世紀(jì) 90 年代，基（InGaN）的藍(lán)光 LED 的發(fā)明，LED 才具有了導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)、半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)展，使得 LED 的使用范圍變得更加廣泛[4]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鐘文姣;魏愛香;招瑜;;結(jié)溫對GaN基白光LED光學(xué)特性的影響[J];發(fā)光學(xué)報;2013年09期

2 馬建虹;曾敏;;汽車前照燈應(yīng)用高亮度LED的關(guān)鍵問題探討[J];電子世界;2012年24期

3 陶永亮;;LED是汽車照明應(yīng)用發(fā)展的趨勢[J];輕型汽車技術(shù);2012年Z1期

4 郭常青;閆常峰;方朝君;李文博;;大功率LED散熱技術(shù)和熱界面材料研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體光電;2011年06期

5 周小旭;鐘誠文;李凱;陳效鵬;;等離子體EHD順電加速效應(yīng)影響因素實驗研究[J];實驗力學(xué);2010年03期

6 馮華云;孟慶恩;;LED汽車前照燈散熱研究現(xiàn)狀[J];燈與照明;2009年04期

7 劉立明;鄭曉東;;LED結(jié)溫與光譜特性關(guān)系的測量[J];光子學(xué)報;2009年05期

8 燕坤善;牛萍娟;付賢松;;汽車前照燈光源及發(fā)展趨勢[J];光機(jī)電信息;2008年11期

9 谷建龍;楊波;薛曉紅;孫健;;高速載氣及離子風(fēng)對粉塵粒子預(yù)荷電的影響[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年S1期

10 李炳乾,布良基,甘雄文,范廣涵;LED正向壓降隨溫度的變化關(guān)系研究[J];光子學(xué)報;2003年11期

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1 梁才航;馮采檸;吳啟明;;LED汽車前大燈散熱技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[A];海峽兩岸第二十五屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 樸永俊;高壓電暈放電中離子風(fēng)效應(yīng)及特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 劉鵬;LED汽車前照燈散熱分析與優(yōu)化[D];武漢工程大學(xué);2015年

3 鄭奇;LED汽車前照燈熱管理技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

本文編號：2748422