本文關(guān)鍵詞：礦山用移動LED照明設(shè)備的熱安全性及光效率優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 大功率LED 優(yōu)化設(shè)計 輻射 相變材料 配光

【摘要】：LED具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命、亮度色溫可調(diào)、高演色性等優(yōu)點。隨著LED技術(shù)的成熟,效率的持續(xù)提升,采用LED固態(tài)照明是趨勢,也是節(jié)能的最佳方案。礦山用移動照明設(shè)備從安全性和節(jié)能性角度考慮,已越來越多地采用了LED方案,但由于這種移動照明設(shè)備是通過柴油發(fā)電機供電,使用環(huán)境振動干擾較大,從結(jié)構(gòu)安全方面考慮,LED模塊應(yīng)在滿足散熱要求的前提下,盡可能降低模塊的體積和質(zhì)量礦山用移動LED照明設(shè)備的節(jié)能特性主要由LED芯片和電源決定。然而,LED芯片和電源模塊集成在一起,一般空間狹小,散熱較差。同時,每臺移動照明設(shè)備需要照射到的領(lǐng)域為50 m*50 m,而目前現(xiàn)有的LED方案很難滿足這種照明覆蓋要求,對作業(yè)場所的工作人員帶來安全隱患。本文通過Icepak軟件模擬計算,優(yōu)化了現(xiàn)有礦山用移動LED設(shè)備照明設(shè)備的模塊結(jié)構(gòu),在不增加模塊質(zhì)量的前提下,大幅提高了模塊的散熱效率;同時通過模擬研究,考察了相變材料和表面輻射增強處理對模塊散熱性能的影響;最后,通過配光方案的Dialux模擬研究和篩選,優(yōu)化了移動設(shè)備的照明效果。主要研究內(nèi)容有:本文應(yīng)用Icepak對太陽花散熱器進(jìn)行了優(yōu)化模擬,確定了五個參數(shù)(內(nèi)圓柱半徑、散熱器高度、翅片長度、翅片厚度和翅片數(shù)量)對散熱器散熱能力的影響。應(yīng)用正交實驗法和溫度-質(zhì)量雙目標(biāo)優(yōu)化得到了優(yōu)化的太陽花散熱器結(jié)構(gòu)。從理論和實驗兩個方面證明了在以自然對流換熱為主的散熱過程中,需要考慮輻射換熱,尤其在表面發(fā)射率高以及散熱器和環(huán)境的溫差大的情況下,輻射會對散熱結(jié)果產(chǎn)生較大影響,能降低芯片結(jié)溫和散熱器表面溫度之間的溫差。相變材料應(yīng)用于太陽花散熱器可以提升散熱能力,在相變材料中添加合適的高熱導(dǎo)率材料能夠進(jìn)一步提升散熱效果。最后,對礦山用移動LED照明設(shè)備進(jìn)行了配光設(shè)計,使用兩種互補的配光曲線,來彌補移動式照明設(shè)備數(shù)量不足,照明設(shè)備分布集中,導(dǎo)致光照不足的缺陷。
【關(guān)鍵詞】：大功率LED 優(yōu)化設(shè)計 輻射 相變材料 配光
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD625
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 背景及意義10-12
• 1.2 現(xiàn)有礦山移動LED照明存在的問題12-14
• 1.3 解決方法14-19
• 1.3.1 芯片散熱14-15
• 1.3.2 LED散熱器研究進(jìn)展15-19
• 1.3.3 國內(nèi)外配光組合方案的設(shè)計19
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 LED熱分析21-26
• 2.1 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)21-22
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)21
• 2.1.2 熱對流21-22
• 2.1.3 熱輻射22
• 2.2 熱阻網(wǎng)絡(luò)22-24
• 2.3 光學(xué)參數(shù)24-26
• 第3章 LED散熱器數(shù)值仿真及優(yōu)化研究26-42
• 3.1 數(shù)值模擬的概述26
• 3.2 仿真建模26-28
• 3.3 控制方程及計算28-31
• 3.3.1 控制方程28-29
• 3.3.2 方程計算29-31
• 3.4 太陽花散熱器優(yōu)化設(shè)計31-40
• 3.4.1 太陽花散熱器正交試驗優(yōu)化設(shè)計31-34
• 3.4.2 散熱器高度影響分析34-35
• 3.4.3 半徑影響分析35-36
• 3.4.4 翅片長度影響分析36-37
• 3.4.5 翅片厚度和數(shù)量影響分析37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 輻射及相變散熱分析42-54
• 4.1 輻射影響分析42-47
• 4.1.1 直肋式散熱器輻射能理論計算42-44
• 4.1.2 直肋式散熱器及太陽花散熱器輻射實驗44-47
• 4.247-53
• 4.2.1 開放條件相變材料填充效果研究47-48
• 4.2.2 密閉空間填充介質(zhì)對散熱器效果的影響及其模擬研究48-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 光效率優(yōu)化54-61
• 5.1 移動LED燈具照明要求54-55
• 5.2 二次光學(xué)設(shè)計55-57
• 5.3 礦山戶外移動燈具照明模擬57-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論和展望61-63
• 結(jié)論61-62
• 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單67-68
• 致謝68

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本文編號：1078347