LED集成光源的溫度場(chǎng)建模仿真與綜合實(shí)驗(yàn)特性分析.pdf

1、LED光源因其節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受矚目，被認(rèn)為是最有可能替代白熾燈的第四代綠色照明光源。隨著LED光源的功率日益增大，特別是對(duì)LED集成光源來(lái)說(shuō)，散熱問(wèn)題成為限制其快速發(fā)展的最大技術(shù)瓶頸，是不可回避的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，研究LED集成光源的溫度場(chǎng)分布、散熱結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)以及電光熱實(shí)驗(yàn)特性等，對(duì)解決其散熱及綜合特性問(wèn)題乃至推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本論文基于天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃（天津市自然科學(xué)

2、基金）重點(diǎn)項(xiàng)目《LED光電熱磁相互作用機(jī)理及其綜合特性研究》(10JCZDJC15400)，就LED集成光源的散熱及綜合特性問(wèn)題研究而展開(kāi)，論文所做的工作如下:
　　 1、根據(jù)第三類邊界條件下的單層平壁導(dǎo)熱原理，推導(dǎo)LED集成光源在對(duì)流熱平衡狀態(tài)下的熱遷移過(guò)程定解方程組，通過(guò)對(duì)其上下表面實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)的最小二乘法曲線擬合，求得其表面對(duì)流換熱系數(shù)，為后續(xù)的溫度場(chǎng)有限元仿真提供參數(shù)依據(jù)。建立LED集成光源的溫度場(chǎng)有限元分析模型，采用有

3、限元軟件仿真得到其溫度場(chǎng)分布規(guī)律。通過(guò)與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證模型建立與仿真結(jié)果的正確性，同時(shí)也驗(yàn)證理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合所得出的表面對(duì)流換熱系數(shù)的準(zhǔn)確性。
　　 2、建立LED集成光源散熱肋片的物理模型，根據(jù)熱傳導(dǎo)及熱量守恒定律，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述與分析。基于遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化理論，建立散熱結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，設(shè)計(jì)算法并改進(jìn)與運(yùn)行。結(jié)合Matlab仿真對(duì)算法程序進(jìn)行運(yùn)算，求得LED集成光源散熱結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化組合，回歸進(jìn)行有限元仿真。

4、將實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值、優(yōu)化前有限元仿真和優(yōu)化后有限元仿真三種結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證建立的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)及算法設(shè)計(jì)的正確性。
　　 3、基于LED集成光源正向電壓隨溫度變化的物理機(jī)理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，分析找出LED集成光源正向電壓隨溫度變化的規(guī)律，為測(cè)量LED集成光源的結(jié)溫及熱特性研究提供理論依據(jù)。應(yīng)用電學(xué)法及積分和微分結(jié)構(gòu)函數(shù)理論研究LED及其集成光源的熱特性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所建立的熱學(xué)理論模型的正確性。在直流電流及PWM脈沖電流兩種供電