【導(dǎo)讀】但是由于LED的外觀，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，發(fā)光特性和透鏡的選擇等與傳統(tǒng)燈源不同，使得?，F(xiàn)有的供電和照明系統(tǒng)無法完全適用于LED。質(zhì)量的提高具有不可或缺的作用。盡可能達(dá)到經(jīng)濟(jì)簡單，為大功率LED筒燈產(chǎn)業(yè)的更進(jìn)一步發(fā)展，做出自己的貢獻(xiàn)。

　　

【正文】 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁 如圖 36 所示。整體最大溫差僅為 ℃，這是由于 AL 的導(dǎo)熱性能較好，熱阻較小的緣故。與環(huán)境溫度相比，散熱器溫度要高出大約 39℃。由公式 (7)可知散熱器對環(huán)境的對流換熱熱阻很大，降低這部分熱阻對解決散熱問題意義重大。結(jié)合溫度場分布可知，散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要在有限高度內(nèi)增大散熱面積，可以考慮螺旋狀肋片或者增加肋片個(gè)數(shù)，而并非單一增加散熱片的高度。 圖 36 散熱器溫度場分布 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁 4 LED 透鏡 LED 透鏡的材料種類 （ 1）硅膠耐溫高，所以常常直接裝在 LED 芯片上。 （ 2）一般來說硅膠透鏡的體積較小，直徑 410mm。 透鏡 （ 1)光學(xué)級 PMMA (2)塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率較高（可以通過注塑完成）；透光率高（ 4mm 厚時(shí)穿透率為95%左 右）。缺點(diǎn)：溫度但不能超過 80 攝氏度（熱變形溫度為 92 攝氏度）。 透鏡 (1)光學(xué)級材料 (2)塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率較高（可以通過擠塑完成 ） ；透光率較低（ 4mm 厚度時(shí)穿透率 90%左右）。缺點(diǎn)：溫度不能超出 110攝氏度（熱變形溫度 135 攝氏度）。 光玻璃材料，優(yōu)點(diǎn)：有透光率很高（ 98%），耐溫較高等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：質(zhì)量重、體積大，形狀很單一、容易碎、批量的生產(chǎn)不容易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率很低、成本較高等。然而目前此類生產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格很貴，短期時(shí)間內(nèi)很難普及。此外玻璃較 PMMA、 PC料易碎的缺點(diǎn)，還需要更多的研究與探索，以現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)的改良工藝來說，只能通過鍍膜或鋼化處理來提升玻璃的不易碎特性，雖然經(jīng)過這些處理，玻璃透鏡的透光率會(huì)有所降低，但依然會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光學(xué)塑料透鏡的透光效果，所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。 透鏡的應(yīng)用分類 (1)一次透鏡是直接安裝在 LED芯片支架上的，與傳統(tǒng)的 LED 構(gòu)一個(gè)整體。 (2) LED 芯片理論上的發(fā)光是 360 度，然而實(shí)際上芯片在放置于 LED 支架上得到固定及封裝，因此芯片的最大發(fā)光角度是 180 度（大于 180 度范圍也有少量的余光 ），此外芯片還會(huì)有 一些雜散的光線，所以通過一次透鏡就可以有效的匯聚芯片的所有光線并可以得到如 180176。、160176。、 120176。、 90176。、 60176。等不同的出光角度，但是出光角度的不同， LED 的出光效率也有一定的差別（一般的規(guī)律是：角度越大效率越高）。 (3)一次透鏡一般用 PMMA、 PC、光學(xué)玻璃、硅膠等材料。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁 (1) 二次透鏡與 LED 是兩個(gè)獨(dú)立的東西，但它們在應(yīng)用時(shí)是密不可分的。 （ 2）二次透鏡的主要功能是將 LED 光源的發(fā)光角度匯聚光成 5 度至 160 度之間的任意想要的角度，光場的分布主要可以 分為：圓形、矩形。 （ 3）二次透鏡材料一般用的是光學(xué)級 PC；在特殊情況下也可以選擇玻璃。 LED 透鏡規(guī)格分類 （ 1）當(dāng) LED光線經(jīng)過透鏡其中的一個(gè)曲面時(shí)光線會(huì)發(fā)生折射而形成聚光，而且當(dāng)調(diào)整透鏡與 LED 之間距離時(shí)的角度時(shí)也會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)過光學(xué)設(shè)計(jì)的透鏡光斑將會(huì)非常的均勻，但由于透鏡直徑的限制 ,LED 的光利用率不是很高而且光斑邊緣會(huì)有比較明顯的黃邊。 （ 2）一般是應(yīng)用在大范圍的聚光，如臺(tái)燈、吊燈等室內(nèi)照明燈具。 （ 1）透鏡的設(shè)計(jì)在其正前方是用穿透式聚光，而錐形面又可 以將側(cè)光全部收集并反射出去，而這兩種光線的重疊就可得到最充分的光線利用與好看的光斑效果。 （ 2）也可在錐形透鏡表面做一些變化，可設(shè)計(jì)成鏡面、磨砂面、條紋面、螺紋面、凸或是凹面等而得到不同的光斑效果。 （ 1）是將多個(gè)單顆透鏡通過擠塑完成一個(gè)整體的多頭的透鏡，按照不同的需求可以設(shè)計(jì)成 3 合 6 合 1 甚至幾十顆合一的透鏡模組，也可以把兩個(gè)單獨(dú)的透鏡通過支架結(jié)合成一起。 （ 2）此種效方法有效的節(jié)省了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品品質(zhì)的一致性，節(jié)省了燈具的機(jī)構(gòu)空間所以能夠更容易實(shí)現(xiàn)“大功率”的特點(diǎn)。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁 LED 透鏡的設(shè)計(jì)與模具加工 （ 1）首先取決于光源（大功率 LED），不同型號的大功率 LED（例如 CREE、 lumileds、 lumileds、SSC、 OSRAM、 EVERLIGHT、 EDSION 等），其芯片結(jié)構(gòu)與封裝方式、光線特性等均會(huì)有所不同，從而造成同樣的透鏡搭配不同規(guī)格的品牌 LED 時(shí)會(huì)所出入；所以要求有針對性的開發(fā)，才能達(dá)成實(shí)際所需要的效果； （ 2）利用光學(xué)的設(shè)計(jì)軟件（如 Code V、 ZEMAX、 TracePro、 ASAP、 LighTools 等）（如： Pro/E、UG、 SOLIDWORKS 等 )進(jìn)行設(shè)計(jì)和光學(xué)仿真，不斷進(jìn)行優(yōu)化而得到所需要的光學(xué)透鏡； （ 3） LED 透鏡本身屬于精密光學(xué)配件，故其對模具的精度要求非常高，特別是透鏡光學(xué)面的加工精度要求達(dá)到 。一般對此類高精度模具的加工也必須具有以下設(shè)備：超精密加工機(jī)（如： PRECITECH NANOFORM 350）、 CNC 綜合加工機(jī)、精密磨床、精密銑床、 CNC 精密火花機(jī)、表面輪廓儀、干涉儀等。 （ 4）模具最精密的部件在于光學(xué)模仁，首先必須選用專用模仁鋼材（如：瑞典 S136 鏡面鋼）經(jīng)過熱處理到 55 攝氏度，在粗 胚上經(jīng)過鍍鎳處理后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行不斷的曲面加工而得到。從以上 LED 透鏡的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程來看，看似簡單的 LED 透鏡，從設(shè)計(jì)到成品，其對軟件、硬件的要求都是非常高的，從 LED 照明普及的前景來看，透鏡將成為為 LED 照明燈具的必備部件。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁 設(shè)計(jì)的透鏡 圖 41為本次透鏡的設(shè)計(jì)圖。 圖 41透鏡設(shè)計(jì)圖 LED 透鏡一般為硅膠透鏡，因?yàn)楣枘z耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接 封裝在LED 芯片上。一般硅膠透鏡體積較小，直徑 310mm。并且 LED 透鏡一般與 LED 緊密聯(lián)系在一起，它有助于提升 LED 的出光效率、透鏡改變 LED的光場分布的光學(xué)系統(tǒng)。 LED 透鏡 即與 LED緊密聯(lián)系在一起能增強(qiáng)光的使用效率和發(fā)光效率，可以根據(jù)不同的效果來使用不同的透鏡，改變 LED 的光場分布的光學(xué)系統(tǒng)。 無 論遠(yuǎn)近，燈罩（反光杯）與透鏡沒多大區(qū)別，均勻性來講，透鏡會(huì)優(yōu)于反光杯；用小角度的 LED 透鏡 ,效果比燈罩好 ,因?yàn)橐涞眠h(yuǎn)的。燈罩聚光已經(jīng)過透鏡 (因?yàn)?LED 本身一定會(huì)有透鏡的 )再經(jīng)過一次光罩聚光 ,這次會(huì)浪費(fèi)很多光的 ,還不如在透鏡就聚光了 ,而透鏡的發(fā)光角度很好處理。另外如果空間可以的話 ,用 3個(gè) 1W 的 ,比使用一個(gè) 3W 的效果要好得多。相比之下，燈罩發(fā)光均勻點(diǎn)范圍大，但是投光度不好，透鏡則相反，LED 透境顯得要高檔些。優(yōu)點(diǎn)：透光率高，透鏡光斑比較均勻，較高的光源利用率。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁 結(jié)論 LED 筒燈 是一種嵌入到 天花板 內(nèi)光線下照式的照明 燈具 。而且 LED 筒燈是屬于定向式的照明燈具，因?yàn)橹挥兴膶α⒚娌拍苁艿焦?，光束角是屬于聚光，光線也較集中，明暗對比很是強(qiáng)烈。更加能夠突出被照物體，流明度較高，更襯托出安靜的氣氛。隨著 LED照明普遍應(yīng)用于室內(nèi)照明中，特別是 LED 筒燈將成為室內(nèi)照明最為典型的燈具，目前已初具規(guī)模并且已經(jīng)具有一定的技術(shù)，品質(zhì)上也正在得到不斷的完善。 LED 筒燈采用的是優(yōu)高亮度的 LED 發(fā)光二極管，且 LED 光源是一種長壽命的光源，具有耐沖擊、耗電低、無熱量、可靠性高等特點(diǎn)：顏色純正，平均壽命可達(dá) 9萬至 10萬 小時(shí)。 能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的很關(guān)鍵因素。自從 21世紀(jì)以來，人類社會(huì)面臨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)重大挑戰(zhàn)。如果要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，必須要利用更多的能源，而事實(shí)上，我們的常規(guī)能源總還是有限的，而且常規(guī)能源的開發(fā)給人類社會(huì)生靠存所的環(huán)境帶來了非常大的破壞。為了能夠解決能源問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，必須依靠科技的進(jìn)步，正所謂科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，一方面我們要大規(guī)模的開發(fā)新型可再生能源，拓寬能源的供應(yīng)量，另一方面還要大力發(fā)展節(jié)能的技術(shù)，減少對能源的消耗。 與傳統(tǒng)的照明燈具 相比 ,LED照明具有很多的優(yōu)點(diǎn)，這種 LED光源與傳統(tǒng)上網(wǎng)光源相比，具有污染小、無有害氣體、免維護(hù)、壽命長、環(huán)保等諸多性能上的優(yōu)點(diǎn)。然而， LED作為照明工程的新光源，與傳統(tǒng)的燈具相比，最大的優(yōu)勢還是在于高效、節(jié)能、高真實(shí)度、環(huán)保。使用LED照明既可以響應(yīng)國家的節(jié)能環(huán)保的號召，又能降低生產(chǎn)的成本，提高生產(chǎn)的效率。本設(shè)計(jì)中針對 12w大功率 LED筒燈驅(qū)動(dòng)電路的以及其他的設(shè)計(jì)，采用比較，思考，分析，計(jì)算的方法，不斷進(jìn)行修改，不斷進(jìn)行改進(jìn)，最終在滿足 12w大功率以及確定外觀，散熱，透鏡等的設(shè)計(jì)的條件下盡可能達(dá)到經(jīng)濟(jì)簡單 ，減少了人力和物力的消耗，縮短設(shè)計(jì)和制造周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。 很明顯，只要 LED 筒 燈的成本隨 LED 技術(shù)的不斷提高而降低 ， 節(jié)能燈及白熾燈必然會(huì)被大功率 LED 筒燈所取代。目前國家越來越重視照明節(jié)能及環(huán)保問題，已經(jīng)在大力推行使用 LED燈具了。特別是政府改造路燈項(xiàng)目首選就是 LED 路燈 ，可見 LED 燈具替代日光燈、白熾燈的勢頭。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 29 頁 致謝 本文是在導(dǎo)師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成 的。從選題、立論到撰寫的整個(gè)過程，得到了皖西學(xué)院董海燕老師和翁志遠(yuǎn)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，并為該文參考資料的查閱提供了諸多方便，他們在我的畢業(yè)論文從選題、收集資料、開題、寫作、初稿審閱到最后定稿的全過程，都給予了悉心指導(dǎo)，而且提出了寶貴的修改意見。老師淵博的知識、敏銳的思想、創(chuàng)新的糖神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和高尚的品德感染著我、啟迪著我，鼓舞著我，使我終身受益不盡。在此，本人對董海燕和翁志遠(yuǎn)二位老師表示最真摯的感謝和最崇高的敬意 !另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過 我的各位老師表示最忠心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。還有感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多的素材，還在論文的撰寫和排版等過程中提供熱情的幫助。 最后，對參加本論文評閱、答辯和對本論文提出寶貴意見的所有老師和同學(xué)表示誠摯的謝意 ! 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 30 頁 參考文獻(xiàn)： [1] 王水平，孫科 .《開關(guān)電源原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)》 .人民郵電出版社， 2020年 1月第 1版 5357. 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