畢業(yè)設(shè)計(jì)-LED路燈照明系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)及模擬仿真

目錄TOC\o"1-3"\h\z＼uHYPＥRＬINK\l＂＿Tｏc264０48129＂1.緒論 PAGERＥF＿Toc26404８1２9\ｈ1HYPEＲLIＮＫ\l＂_Toｃ2640481３０"1.１綠色光源LED的現(xiàn)狀 PAGERＥF＿Toc26４0４８130\ｈ1HＹPＥＲLIＮK照亮日本"）,頭五年的預(yù)算為50億日元，如果LEＤ替代半數(shù)的白熾燈和熒光燈，每年可節(jié)約相當(dāng)于６0億升原油的能源,相當(dāng)于五個(gè)１.35×10６kW核電站的發(fā)電量，并可減少二氧化碳和其它溫室氣體的產(chǎn)生，改善人們生活居住的環(huán)境。我國也于200４年投資50億大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保的半導(dǎo)體照明計(jì)劃。(4)其它應(yīng)用例如一種受到兒童歡迎的閃光鞋，走路時(shí)內(nèi)置的LED會(huì)閃爍發(fā)光,僅溫州地區(qū)一年要用5億只發(fā)光二極管；利用發(fā)光二極管作為電動(dòng)牙刷的電量指示燈,據(jù)國內(nèi)正在投產(chǎn)的制造商介紹,該公司已有少量保健牙刷上市,預(yù)計(jì)批量生產(chǎn)時(shí)每年需要3億只發(fā)光燈;正在流行的LED圣誕燈，由于造型新穎、色彩豐富、不易碎破以及低壓使用的安全性,近期在香港等東南亞地區(qū)銷勢強(qiáng)勁,受到人們普遍的歡迎，正在威脅和替代現(xiàn)有電泡的圣誕市場。5．LED的發(fā)光原理及主要參數(shù)、特性5．1LＥD的發(fā)光原理及結(jié)構(gòu)（1)LＥD與傳統(tǒng)光源的不同發(fā)光原理目前使用的大部分光源是白熾燈或者氣體放電燈,而LＥD的發(fā)光原理則與上述兩種光源迥然不同。LＥＤ自發(fā)光的發(fā)光是由于電子與空穴的復(fù)合而產(chǎn)生的。一般的LED多以半導(dǎo)體為材料。根據(jù)這些元素的帶隙和晶格常數(shù),可以推斷出這些材料的發(fā)光范圍覆蓋了紅光到紫外線區(qū)域。目前紅光ＬED的主要材料有AlGanＬnP,而藍(lán)綠光及紫外ＬＥD的主要材料則有AｌＧａInN。雖然這些材料也可以得到紅光和綠光,但是這些族的材料極為不穩(wěn)定，所以目前使用的發(fā)光材料大部分是Ⅲ-Ⅴ族。發(fā)光效率與材料是否為直接帶隙有關(guān)。直接帶隙材料包括GaＮ-InN-AlN、GａAs、InP、InAｓ及ＧａAs等，這些材料的導(dǎo)帶最高點(diǎn)與價(jià)帶最高點(diǎn)在同一K空間,所以電子與空穴可以有效地再復(fù)合而發(fā)光。對(duì)于空間帶隙材料來說，其導(dǎo)帶最低點(diǎn)與價(jià)帶最高點(diǎn)不再同一K空間,電子與空穴復(fù)合時(shí)除了發(fā)光外,還需要聲子的配合，所以其發(fā)光效率低。目前LEＤ用的都是直接帶隙材料。圖5-1PN結(jié)圖５-1LED是利用半導(dǎo)體PN結(jié)（如圖)或類似結(jié)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)換為光能的。所謂P型半導(dǎo)體,是摻雜了受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料;N型半導(dǎo)體則是摻雜了施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體材料。將這兩種材料放在一起,就得到了ＰＮ結(jié)。N型半導(dǎo)體中有余量的電子，Ｐ型半導(dǎo)體中有余量的空穴,因此，在兩種材料接觸的地方會(huì)產(chǎn)生耗盡層。耗盡層具有一定的勢壘,能阻止電子和空穴進(jìn)一步擴(kuò)散，是整個(gè)PＮ結(jié)處于平衡狀態(tài)。當(dāng)PN結(jié)外加一個(gè)正向偏執(zhí)電壓時(shí)，PN結(jié)的勢壘就會(huì)降低,Ｎ型半導(dǎo)體中的電子將注入到P型半導(dǎo)體中,P型材料中的空穴將注入Ｎ型材料中,從而出現(xiàn)非平衡狀態(tài)。這些注入的電子和空穴在PN結(jié)處相遇發(fā)生復(fù)合，將多余的能量以光的形式釋放出來。當(dāng)然,還有一些復(fù)合的能量以熱能的形式散發(fā)。圖5-1PN結(jié)圖５-1(2)LED反光器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)傳統(tǒng)LＥD的基本結(jié)構(gòu)如圖5-２所示。LEＤ芯片被固定在導(dǎo)電、導(dǎo)熱的帶兩根導(dǎo)線的金屬支架上,有反射環(huán)(或反射碗)的引線為陰極，另外一根引線為陽極。芯片外圍用環(huán)氧樹脂材料封裝，這樣一方面可以保護(hù)芯片,另一方面可以起到聚光的作用。LED芯片是LEＤ器件的核心，如圖5-3所示。芯片兩端是金屬電極；底部為襯底材料，當(dāng)中是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)構(gòu)成的PN結(jié);發(fā)光層位于Ｐ型層和N型層之間。P型層、Ｎ型層和發(fā)光層是利用特殊的外延生長工藝在襯底材料上制得的。在芯片工作時(shí),Ｐ型層和N型層分別提供發(fā)光所需要的空穴和電子，它們被注入到發(fā)光層發(fā)生復(fù)合而產(chǎn)生光。圖中的LED芯片結(jié)構(gòu)是簡化和抽象的,實(shí)際LＥD芯片根據(jù)制造工藝的不同，結(jié)構(gòu)也有所不同。圖2發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)圖?圖3芯片結(jié)構(gòu)圖（3）白光LEＤ的實(shí)現(xiàn)方法白光LED的出現(xiàn)為半導(dǎo)體照明打開了一扇嶄新的大門。目前，越來越多的室內(nèi)室外照明工程都采用了白光LＥD。在其誕生后的短短幾年中，白光LＥＤ的光效等都有了長足的進(jìn)步,白光LED甚至已經(jīng)開始挑戰(zhàn)傳統(tǒng)光源的地位。目前,LEＤ實(shí)現(xiàn)白光的方法主要有三種：①

通過LED紅綠藍(lán)的三基色多芯片組和發(fā)光合成白光。優(yōu)點(diǎn):效率高、色溫可控、顯色性較好。缺點(diǎn)：三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定、控制電路較復(fù)雜、成本較高。②藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色熒光粉,由ＬED藍(lán)光和熒光粉發(fā)出的黃綠光合成白光,為改善顯色性能還可以在其中加少量紅色熒光粉或同時(shí)加適量綠色、紅色熒光粉。

優(yōu)點(diǎn):效率高、制備簡單、溫度穩(wěn)定性較好、顯色性較好。缺點(diǎn):一致性差、色溫隨角度變化。③紫外光LEＤ芯片激發(fā)熒光粉發(fā)出三基色合成白光。圖５－3結(jié)構(gòu)及健康圖５－3結(jié)構(gòu)及健康缺點(diǎn)：目前,LEＤ芯片效率較低,有紫外光泄漏問題，熒光粉溫度穩(wěn)定性問題有待解決。5.2LED主要參數(shù)及特性5.２．1LED的電學(xué)特性(1)ＬED發(fā)光器件的相關(guān)電性參數(shù)主要有以下幾種。①正向電壓VF②反向電壓VR③反向電流IR（2）LＥD的伏安特性LED的I－V特性

表征LED芯片PN結(jié)制備性能主要參數(shù)。ＬED通常都具有圖5-4所示的較好的伏安特性。LED的I-Ｖ特性具有非線性、整流性質(zhì)：單向?qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻,反之為高接觸電阻。

圖5-4伏安特性①正向截止區(qū):(圖oa或oa′段）ａ點(diǎn)對(duì)于V0

為開啟電壓,當(dāng)V＜Va，外加電場尚克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢壘電場,此時(shí)R很大;開啟電壓對(duì)于不同LＥD其值不同，GaAs為１Ｖ，紅色GaAsP為１．2Ｖ,ＧａP為1．8Ｖ，GaN為２.5V。?

②正向工作區(qū):電流IF

與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系，IS

為反向飽和電流。

V>0時(shí)，V＞VF的正向工作區(qū)

IF

隨VF

指數(shù)上升

。

③反向截止區(qū)

：V<０時(shí)ＰN結(jié)加反偏壓

，V=

-

VR

時(shí),GaN反向漏電流IR

(U＝

－5Ｖ）時(shí)，GaN為1０uA。

④反向擊穿區(qū)

V＜-

VR

,ＶR

稱為反向擊穿電壓；VR

電壓對(duì)應(yīng)IR5.２．２ＬED的光學(xué)特性LED的常用光學(xué)參數(shù)：(１)光通量Φv：通過發(fā)光二極管的正向電流為規(guī)定值時(shí),器件光學(xué)窗口發(fā)射的光通量。(2）光通量Iv:光源在單位立體角內(nèi)發(fā)射的光通量，可表示為Ｉｖ=dΦ/dΩ。(3）純度P：樣品顏色接近主波長光譜色的程度就表示該樣品的顏色。(４)色溫ＴC：光源的光輻射所呈現(xiàn)的顏色與某一溫度下黑體輻射的顏色相同時(shí),稱黑體的溫度TC為光源的色溫度。5.2.3ＬＥD的熱學(xué)特性LＥD的熱性能參數(shù)主要是指結(jié)溫和熱阻。ＬED的結(jié)溫是指PN結(jié)的溫度，LED的熱阻一般是指PN結(jié)到殼體表面之間的熱阻。結(jié)溫是直接影響ＬED的工作特性的參數(shù),熱阻則是表示LEＤ散熱性能好壞的參數(shù)。熱阻越小，則ＬＥＤ的熱越容易從PN結(jié)傳到出來;ＬEＤ的結(jié)溫越低,則ＬED的維持光效越高，壽命越長。ＬED器件發(fā)熱的原因與傳統(tǒng)光源一樣,LED在工作是也會(huì)產(chǎn)生熱量。LＥＤ在外加電場的作用下,N型半導(dǎo)體中的電子獲得能量,克服ＰＮ結(jié)處的勢壘與Ｐ型半導(dǎo)體中的空穴大量復(fù)合。復(fù)合以后，電子回到低勢能狀態(tài),同時(shí)釋放能量。能量釋放的形式有可能以輻射的形式，也有可能以非輻射的形式。若能量以非輻射的形式釋放,則造成半導(dǎo)體晶格的振動(dòng),即會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。另外,電子在半導(dǎo)體中會(huì)遇到電阻，這也是熱量的另外一個(gè)來源。溫度對(duì)LEＤ光輸出的影響根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度低時(shí),LＥD的光輸出會(huì)增加,而高溫會(huì)導(dǎo)致其光輸出的下降。在環(huán)境溫度過高或工作電流過大的情況下，ＬED芯片的溫度會(huì)升高。這時(shí),PＮ結(jié)內(nèi)部的電子、空穴濃度及電子遷移速率等微觀參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化，從而影響到LED的光輸出。當(dāng)LED的PN結(jié)溫度升高時(shí)的禁帶寬度將減小。這表明輻射復(fù)合的輸出將向長波方向偏移。同時(shí)，PN結(jié)溫度升高還會(huì)導(dǎo)致LＥＤ的正向?qū)妷航禍p小。這意味著一旦回路中的LＥD出現(xiàn)過度溫升,那么PN結(jié)對(duì)此的響應(yīng)會(huì)使LＥD的溫度進(jìn)一步升高。一旦ＬＥＤ芯片的溫度超過一定值,整個(gè)ＬED就會(huì)損壞。這一溫度的值被稱為最高結(jié)溫或者臨界溫度。不同材料LEＤ的臨界溫度不同,即使是同種材料,封裝結(jié)構(gòu)等因素也會(huì)影響臨界溫度。6．大功率ＬED燈散熱設(shè)計(jì)ＰＮ結(jié)處的溫度簡稱結(jié)溫。結(jié)溫越低,表示芯片越安全。熱阻的定義：在熱平衡的條件下,芯片結(jié)溫與環(huán)境的溫度差與產(chǎn)生這兩點(diǎn)溫度差的熱耗散功率之比。熱阻越小，表示相同的熱耗散功率下，系統(tǒng)的散熱性能越好,芯片結(jié)溫與環(huán)境溫差越小。6.１LED散熱的必要性LED一般靠環(huán)氧樹脂封裝,它的導(dǎo)熱能力非常差，熱量只能靠芯片下面的引腳散出，目前,大功率的LED只能把約15%的輸入功率轉(zhuǎn)化成為光能，而其余85%轉(zhuǎn)化成了熱能。芯片的熱量散不出去，會(huì)加速芯片和熒光粉的老化，還可能導(dǎo)致倒裝焊的焊錫融化，使芯片失效,而且當(dāng)溫度上升時(shí)，ＬED色度也會(huì)變差，引起一系列的惡果。所以,為保證器件壽命，一般要求結(jié)溫在110度以下,故散熱對(duì)LＥD意義重大。

解決散熱的方法主要有兩種：提高器件內(nèi)量子效率,提高芯片的發(fā)光效率,從根本上減少熱量的產(chǎn)生;改進(jìn)ＬED的散熱結(jié)構(gòu)，加快內(nèi)部熱量的散發(fā),以有效地降低芯片的溫度。6．2LED的散熱技術(shù)ＬED路燈散熱技術(shù),一般使用多為導(dǎo)熱板方式,是一片5mm厚的銅板，實(shí)際上算是均溫板，把熱源均溫掉;也有加裝散熱片來散熱,但是重量太大。重量在路燈系統(tǒng)上十分重要，因?yàn)槁窡舾哂?米，若太重危險(xiǎn)性就增加，尤其遇到臺(tái)風(fēng)、地震都可能產(chǎn)生意外.國內(nèi)有廠家采用全球首創(chuàng)的針狀散熱技術(shù)，針狀散熱器的散熱效率要比傳統(tǒng)片狀散熱器有很大幅度提高，能使LED結(jié)溫比普通散熱器低15℃以上,并且防水性能比普通鋁型材散熱器要好,同時(shí)在重量和體積上也有所改進(jìn)。LED路燈的散熱方式主要有:自然對(duì)流散熱、加裝風(fēng)扇強(qiáng)制散熱、熱管和回路熱管散熱等。加裝風(fēng)扇強(qiáng)制散熱方式系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性低，熱管和回路熱管散熱方式成本高。而路燈具有戶外夜間使用、散熱面位于側(cè)上面以及體型受限制較小等有利于空氣自然對(duì)流散熱的優(yōu)點(diǎn),所以LＥD路燈建議盡可能選擇自然對(duì)流散熱方式。LEＤ路燈散熱設(shè)計(jì)中存在的問題有：散熱翅片面積隨意設(shè)定,散熱翅片布置方式不合理，燈具散熱翅片的布置沒有考慮到燈具的使用方式,影響到翅片效果的發(fā)揮,強(qiáng)調(diào)熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)、忽視對(duì)流散熱環(huán)節(jié),盡管眾多的廠家考慮了各種各樣的措施：熱管、回路熱管、加導(dǎo)熱硅脂等等，卻沒有認(rèn)識(shí)到熱量最終還是要依靠燈具的外表面積散走，忽視傳熱的均衡性,如果翅片的溫度分布嚴(yán)重不均勻，將會(huì)導(dǎo)致其中一部分的翅片沒有發(fā)揮作用或作用很有限。LＥＤ的散熱技術(shù)還有:(1)采用倒裝焊:以熱導(dǎo)率較高的Si(或陶瓷)材料作為器件熱傳導(dǎo)的介質(zhì),通過倒裝焊技術(shù)將LED芯片鍵合在Ｓｉ襯底上。與正裝結(jié)構(gòu)的LED相比,倒裝焊芯片結(jié)構(gòu)使器件產(chǎn)生的熱量不必經(jīng)由藍(lán)寶石襯底，而是由焊接層傳導(dǎo)至Ｓi襯底，再經(jīng)Si襯底和粘接材料傳導(dǎo)至金屬底座。由于Ｓi材料的熱導(dǎo)率較高,可有效降低器件的熱阻，提高其散熱能力。（２）使用導(dǎo)熱性能良好的粘接材料:使用熱導(dǎo)率更高的粘接材料,同時(shí)減小粘接材料層的厚度,可以顯著降低倒裝焊LED的熱阻,提高器件的散熱能力。芯片與底部金屬熱沉的粘接部位存在較大溫度差，說明此區(qū)域存在很大熱阻,若能找到導(dǎo)熱性能更好的粘接材料將有利于降低器件的熱阻。（３)使用散熱器：目前常用的散熱技術(shù)有風(fēng)冷、水冷、微管道散熱、熱管技術(shù)等。7.LＥD路燈設(shè)計(jì)LＥD路燈設(shè)計(jì)的步驟:(1)確定照明需求:現(xiàn)照明光源材料有兩種LEＤ，一種聚光,一種是散光。(2)確定設(shè)計(jì)目標(biāo):設(shè)計(jì)出適合我們校園的節(jié)能ＬEＤ路燈,所有基本參數(shù)根據(jù)校園實(shí)際情況選定。（3)計(jì)算需要的ＬED數(shù)量:根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、材料及校園路面參數(shù)，計(jì)算出要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所需要的LED數(shù)量。（4）路燈燈頭設(shè)計(jì)：燈頭采用三維曲面設(shè)計(jì),計(jì)算出曲面上LED安裝的最大水平角，從而確定三維曲面。（5)路燈散熱設(shè)計(jì):散熱設(shè)計(jì)可以降低LED溫度,從而延長路燈的壽命和保證其性能，是路燈設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。加裝翅片和散熱基板可有效降低溫度。7．1《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),編號(hào)CJＪ45－200６，人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值見表7．１。燈具的安裝高度、間距關(guān)系見表7.2。表7.１人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值夜間行人流量區(qū)域路面平均照度Ｅaｖ(lx),維持值路面最小照度Ｅｍｉｎ(lx)，維持值最小垂直照度Evｍin(lｘ),維持值流量大的道路商業(yè)區(qū)2０7．54居住區(qū)10３2流量中的道路商業(yè)區(qū)1553居住區(qū)7．５１.51．5流量小的道路商業(yè)區(qū)1032居住區(qū)511表７.2燈具的配光類型、布置方式與燈具的安裝高度、間距的關(guān)系配光類型截光型半截光型非截光型布置方式安裝高度H(m)間距S(m）安裝高度H（m)間距Ｓ(m)安裝高度H（ｍ)間距S(m)單側(cè)布置Ｈ≥WｅfｆS≤３ＨH≥1．2ＷeffS≤３.5HＨ≥1.４ＷefｆＳ≤4Ｈ雙側(cè)交錯(cuò)布置Ｈ≥０.７WefｆS≤3ＨH≥0．８WeffS≤3.5HH≥0.9WeffS≤４Ｈ雙側(cè)對(duì)稱布置H≥0.5WeffS≤3HH≥0．6WeffS≤3.5HH≥0.7ＷeffS≤4H注:Weff為路面有效寬度（m)。7.２設(shè)計(jì)目標(biāo)為校園路燈因設(shè)計(jì)目標(biāo)為校園路燈,考慮我們學(xué)校的實(shí)際道路情況，主要是行人多,機(jī)動(dòng)車輛少，而且機(jī)動(dòng)車輛的速度慢，是一條流量適中的道路，所以根據(jù)表7-1人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值,選用流量中的道路且是居住區(qū)，且燈具為半截光型,就知道了路面平均照度Eay＝７.５lx，路面最小照度Emin=1.5lx，最小垂直照度學(xué)校路面有效寬度取定為６m，因燈具為半截光型，采用單側(cè)布置，則由表７.２，確定路燈安裝高度為H=８m,間距為S=15m。示意圖見圖７-1。最后得出基礎(chǔ)數(shù)據(jù):路面平均照度Eay=7.5lx，路面有效寬度6m,路燈安裝高度為H=8mm,７.3計(jì)算所需要LEＤ的個(gè)數(shù)目前有兩種ＬＥD:一種是聚光LED，發(fā)射角為15o，光強(qiáng)12cd;另一種是散光LＥD，發(fā)射角為2５ｏ,光強(qiáng)為３cd。計(jì)算過程：（1）用球帶法計(jì)算立體角聚光ＬED:Ω=0o15o散光ＬＥD:Ω=0o25o(2)計(jì)算單個(gè)LED的光通量則根據(jù)單位坎德拉(ｃd）1ｃｄ=1lm·1sr-1得出1lm=１cd·１sr來計(jì)算單個(gè)LED的光通量：聚光LED:光通量Φ=１2×0.1７３＝2.0８ｌm散光LＥD:光通量Φ=3×0.４78=1．43lm（3）計(jì)算總光通量考慮我們學(xué)校的實(shí)際道路情況，主要是行人多，機(jī)動(dòng)車輛少，而且機(jī)動(dòng)車輛的速度慢,所以根據(jù)表7-1人行道路照明標(biāo)準(zhǔn)值，選用流量中的道路且是居住區(qū),就知道了路面平均照度Eay＝7.5lx，路面最小照度Emin=1.5lｘ，最小垂直照度因被照路面的有效面積為A=路面寬×燈桿間距=6×1５=9０由光照度單位勒克斯（lx）,１ｌx=1lm·1m-2得出1lｍ=１lx·１m2即光通量＝光照度所需的總光通量Φ=路面平均照度Eay×即總光通量Φ＝7.５×9０=675lm(４）計(jì)算ＬＥD的個(gè)數(shù):公式:LＥD的個(gè)數(shù)=總光通量／單個(gè)ＬED的光通量如果全部用聚光LEＤ，則它的個(gè)數(shù)是:6752.08如果全部用散光LED,則它的個(gè)數(shù)是：6751.435因全部用聚光LED或者散光ＬＥD,照明效果不是很好,而且造成在經(jīng)濟(jì)性上的損失，所以聚光LED和散光LＥD要混合起來使用。當(dāng)散光有１29個(gè)時(shí)，散光的光通量為129×１.435＝185.１1５lm則聚光ＬＥD的個(gè)數(shù)有675-185.1152.08所以散光LＥD個(gè)數(shù)為129個(gè),聚光ＬEＤ個(gè)數(shù)為235個(gè)，總個(gè)數(shù)為364個(gè)。（5）計(jì)算基板大小、路燈功率因計(jì)算出了所需LEＤ的數(shù)量,所以可以對(duì)LED進(jìn)行排列而計(jì)算出燈具基板的大小，和路燈的總瓦數(shù)。燈具LED排列1５×２４，LEＤ按10mm排列，則燈具基板大小為15０mm×２40mm。則路燈的總瓦數(shù)為（１2９+235)×3.4×0.015＝18.５６≈２0w（考慮到有其他的功耗）。7.4路燈燈頭設(shè)計(jì)為了滿足不同方向上的光照度，燈頭采用三維曲面型，即LED被排布在一個(gè)三維的曲面上,有著不同的照射方向，且外面的LＥＤ功率比中間照明的LED功率大。路面情況如圖7－１,水平角θ示意圖如圖７－2圖7-1圖７-2(１）計(jì)算a曲面上LＥD的安裝平面與水平面的最大夾角θａ曲面示意圖見圖７-3,計(jì)算數(shù)據(jù)看圖７-1，圖7－4。則ｃosα=8/10=0.8則α=arcｏｓ0.8=36.88因聚光燈的發(fā)射角最大為15°，則θ1=37°-15（2)計(jì)算b平面上LEＤ的安裝平面與水平面的最大夾角θtａnβ=9.6／8=1.2則β=arctan1．２=50.1因聚光燈的發(fā)射角最大為15°，則θ2=50°-15兩個(gè)曲面最大的水平夾角確立了，就能設(shè)計(jì)出燈頭的外形，燈頭的三維外形如圖７-5、圖7-6。圖7－３a曲面圖7-4ａ曲面三角函數(shù)圖圖7－5路燈模型圖圖７-6路燈燈罩圖7．5LED路燈的散熱ＬED的光電轉(zhuǎn)換效率極差,只有10%～20％的電能轉(zhuǎn)化為光輸出,其余的轉(zhuǎn)化為熱能。因此,當(dāng)使用多顆LED組裝成一個(gè)模組,極差的轉(zhuǎn)換效率將會(huì)帶來散熱問題,熱量使大功率LEＤ的溫度上升,從而導(dǎo)致工作電壓減小,光強(qiáng)減小,光波長變長，嚴(yán)重縮短LED的壽命,加速其光衰。散熱設(shè)計(jì):路燈散熱路徑：ＬED芯片－>散熱基板->翅片-＞空氣。（1)路燈散熱設(shè)計(jì)的散熱方式：因校園路燈具是夜間使用、散熱面位于正上面以及體型受限制較小等有利于空氣自然對(duì)流散熱的優(yōu)點(diǎn),且結(jié)構(gòu)要求簡單實(shí)用,所以散熱方式選用自然空氣對(duì)流散熱。(