Введение 4
1 Рассмотрение теоретической информации о конструкциях и тепловых режимах современных светодиодных светильниках 7
1.1 Принудительное охлаждение воздушным потоком 9
1.2 Принудительное охлаждение жидкостным элементом 10
1.3 Естественное воздушное охлаждение 12
1.3.1 Радиаторы - охладители, изготовленные методом штамповки 12
1.3.2 Корпуса - охладители, полученные методом литья 15
1.3.3 Радиаторы полученные методом экструзии 16
1.4 Современные решения отвода тепловой мощности от высокомощных СИД 17
1.4.1 Фронтальное охлаждение 18
1.4.2 Охлаждение посредством сквозного переноса тепловых масс 19
1.4.3 Подбор сырья, необходимого при производстве охладителей 21
1.4.4 Экспериментальная проверка 22
1.5 Общая характеристика правил расчета теплового режима 25
1.6 Выводы по главе 1 28
2 Тепловой расчет единичного светодиода 29
2.1 Составление тепловой схемы замещения и тепловой расчет единичного светодиода формульным методом 29
2.2 Экспериментальное исследование температуры нагрева единичного светодиод 34
2.3 Компьютерное моделирование тепловых процессов протекающих в единичном светодиоде в программной среде Solidworks Simulation 37
2.4 Анализ движения теплового потока «бобышки» 42
2.5 Выводы по главе 2 44
3 Тепловой расчет светодиодного светильника 45
3.1 Описание технических параметров светодиодного светильника, выбранного для исследования 45
3.2 Составление тепловой схемы замещения и тепловой расчет единичного светодиода формульным методом 48
3.3 Экспериментальное исследование температуры нагрева единичного светодиода 53
3.3.1 Измерение температуры термопарой 53
3.3.2 Измерение температуры тепловизором 58
3.4 Компьютерное моделирование тепловых процессов, протекающих в светильнике 60
3.5 Выводы по главе 3 66
Заключение 67
Список использованных источников 69
Купить

Светодиодная светотехника в современном мире в значительной степени набирает обороты, и постепенно вытесняет привычные источники искусственного освещения. Такой рост объяснится группой причин, где далеко не крайней является и экологические нормативные документы, сохранение и охрана окружающей среды. Светоизлучающие диоды (СИД) более эффективны по сравнению с традиционными «лампочками Ильича» и гораздо менее вредные при утилизации, чем люминесцентные световые приборы. Также некоторые выходные параметры СИД имеют возможность корректировки (цветовая температура, яркость и т.д.). Следствием из этого можно сказать, что СИД являются достаточно гибким источником света, позволяющим использовать их для промышленных, профессиональных и бытовых нужд (рисунок 1).
Рисунок 1 - Модель теплового исследования лампы бытового использования
В действительности, срок службы светодиодного светового прибора, заявляемый производителями (обычно от 25 000 до 50 000 часов) в некоторых случаях не достигается. Либо он выходит из строя, либо ощутимо снижаются с течением времени световые характеристики устройства. Эксплуатационные характеристики (качество и количество излучаемого света, срока службы, стабильность цвета и другие параметры) тесно связаны с температурным режимом внутри светильника или светодиодной лампочки, которая по форме является аналогом лампе накаливания. Температурный параметр области, в которой установлен светильник, напрямую воздействует на рассевание тепловой мощности кристалла радиатором - охладителем светодиодного светильника.
Еще одним фактором, оказывающим негативное воздействие на длительный срок службы, является рыночный спрос на миниатюризацию светодиодной продукции. В некоторых областях применения светотехнических изделий имеется потребность в изготовлении небольших размеров светодиодных светильников, в свою очередь простых в перемещении и не способствующих препятствием для выполнения основной деятельности. С целью сохранения формы привычных конструкций источников света имеется и спрос на замещение аналогичными светодиодными конструктивными решениями. Так же из этого следует необходимость по предложению решения расположения пуска - регулирующей аппаратуры в оболочке светового устройства, а в случае направленного освещения - еще и линзы.
Основной задачей пуска - регулирующей аппаратуры это выпрямление переменного тока с целью подачи требуемого питания на СИД, а также для выдачи световым приборам максимально - возможных световых параметров.
Стоит отметить, что лишь 20% мощности светодиодного кристалла направляется в свет, остальные 80% выделяются в тепло. В случае, когда теплообразующие элементы находится в малом замкнутом пространстве, происходит быстрый нагрев и в результате перегрев прибора. Разброс максимальной температуры работоспособности светодиода в зависимости от параметров светодиода колеблется в пределах 110­—150 °C Номинальная рабочая температура, при которой кристалл хорошо себя чувствует, составляет порядка 85 °C Трудности возникают при разработке светодиодной продукции с целью компоновки всех компонентов в ограниченном пространстве с учетом недопущения превышения номинальных температурных параметров продукта. Решением проблемы может послужить использование программных сред моделирования для расчета тепломенеджмента светодиодной продукции. Особенно эффективен данный прием будет на всех стадиях разработки проектной модели устройства.
Цель магистерской диссертации помочь решить проблемы регулирования тепловых режимов и показать, как компьютерное тепловое моделирование способно помочь в достижении проектных целей в части надежности, размеров, формы и эксплуатационных характеристик изделия еще на стадии проектирования. Тем самым значительно снижая финансовые и временные затраты на выполнение проекта.
Основная задача работы состоит в определении и сравнении температурного режима работы на реально существующем светодиодном светильнике при помощи трех различных подходов:
1) Формульный метод;
2) Физический эксперимент;
3) Компьютерное моделирование.
Проделанная работа покажет насколько эффективно применение компьютерного теплового моделирования.
Купить