12w大功率led筒燈設計畢業(yè)論文

1、<p>　皖 西 學 院本科畢業(yè)論文（設計）</p><p>　論 文 題 目12w大功率LED筒燈設計 </p><p>　姓名（學號）（2009011687） </p><p>　系 別機械與電子工程學院 </p><p>　專 業(yè)電氣

2、工程及其自動化 </p><p>　導 師 姓 名董海燕 翁志遠 </p><p>　二 〇 一 三 年 六 月</p><p>　　12w大功率LED筒燈設計</p><p>　　摘要：近年以來隨著半導體材料生長技術與器件封裝工藝的進步，大功率LED燈的發(fā)光效率及可靠

3、性得到了很大的提高。但是由于LED的外觀，驅動電路的設計，發(fā)光特性和透鏡的選擇等與傳統(tǒng)燈源不同，使得現(xiàn)有的供電和照明系統(tǒng)無法完全適用于LED。所以如何對LED燈進行外形，驅動電路，透鏡選擇等光學系統(tǒng)，散熱，結構的設計，對發(fā)揮大功率LED燈的潛能，促進整個半導體照明產業(yè)的發(fā)展以及促進人民生活質量的提高具有不可或缺的作用。</p><p>　　本文首先介紹了LED燈的概念，原理，實質及照明燈具產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及意義，闡

4、述了照明理論與燈具設計基礎；針對12w大功率LED筒燈驅動電路的以及其他的設計，本文采用比較，思考，分析，計算的方法，不斷進行修改，不斷進行改進，最終在滿足12w大功率以及確定外觀，散熱，透鏡等的設計的條件下盡可能達到經濟簡單，為大功率LED筒燈產業(yè)的更進一步發(fā)展，做出自己的貢獻。</p><p>　　關鍵字：大功率 LED 筒燈 設計</p><p>　　Design of 12w

5、 high power LED lamp</p><p>　　Abstract:In recent years with the development of semiconductor material growth technology and device packaging technology advances, the luminous efficiency and reliability of hi

6、gh-power LED lamp has been greatly improved. But because of the appearance LED, driving circuit design, different luminescence characteristics and the selection of lens and traditional light source, the existing power su

7、pply and lighting system can not be fully applicable to the LED. So how to LED lamp shape, drive circui</p><p>　　This paper first introduces the concept of LED lamps, the principles, development status and s

8、ignificance of essence and lighting industry, expounds the theory basis of lighting and lighting design; and then discusses the design idea of 12W high power LED tube light, according to the 12W high power LED lamp drive

9、 circuit and other design, this paper adopts comparative, thinking, analysis, continuous improvement, and ultimately to meet 12W high power as well as to determine the appearance, heat d</p><p>　　Keywords: h

10、igh power; LED; lamp; design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1 LED的介紹2</p><p>　　1.1 LED燈的簡單概述2</p><p>　　1.2 LED

11、燈的發(fā)展史4</p><p>　　1.3 與傳統(tǒng)燈的差異4</p><p>　　1.4 LED燈具的結構特征6</p><p>　　2 LED筒燈的設計7</p><p>　　2.1 整體外觀的設計7</p><p>　　2.2 驅動電路的設計8</p><p>　　2.2.1 傳統(tǒng)

12、LED驅動電路8</p><p>　　2.2.2 LED的改進驅動電路10</p><p>　　2.2.3 電容降壓的LED驅動電路的簡單介紹11</p><p>　　2.2.4 設計的驅動電路13</p><p>　　3 LED鋁基板和散熱器的設計14</p><p>　　3.1 鋁基板的介紹14<

13、/p><p>　　3.2 LED鋁基板的分析15</p><p>　　3.3 熱分析16</p><p>　　3.4 設計的鋁基板17</p><p>　　3.5 散熱器的設計19</p><p>　　3.5.1 散熱器的介紹19</p><p>　　3.5.2 散熱器穩(wěn)態(tài)溫度場分析19

14、</p><p>　　4 LED透鏡24</p><p>　　4.1 LED透鏡的材料種類24</p><p>　　4.2 透鏡的應用分類24</p><p>　　4.3 LED透鏡規(guī)格分類25</p><p>　　4.4 LED透鏡的設計與模具加工26</p><p>　　4.5 設

15、計的透鏡27</p><p><b>　　結論28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻：30</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　L

16、ED日光燈作為一種光亮柔和而有效的光源在全世界很受歡迎，無論是在家居、商店、辦公室、學校、超市、醫(yī)院、劇場，影樓，戲院還是在商業(yè)冰柜、廣告燈箱、地鐵、車站、人行隧道、人防工程、夜市燈飾照明、公園等，只要需要照明的地方都可以見到LED日光燈。 </p><p>　　傳統(tǒng)的LED日光燈其電源的利用率并不理想：附加鎮(zhèn)流器功耗較大，開啟時需要輔助高壓；日光燈管內置的水銀在廢棄時無法處理，成為污染環(huán)境的公害。而且日光燈管的

17、熒光粉在充入日光燈管過程中，含有很多量的汞(水銀)，所以日光燈管破裂后，跑出來的水銀蒸氣對人體的危害較大。權威資料表明：汞蒸氣達0.04至3毫克時會使人在3至4月內慢性中毒，達1.2至8.5毫克時會誘發(fā)急性汞中毒，如若其含量達到20毫克，會直接導致動物的死亡。第四代新型節(jié)能光源，LED光源誕生之時即被用來做各類燈具的發(fā)光光源。0.07W的白光LED草帽燈、食人魚是最早被用在LED日光燈的發(fā)光燈條上的。</p><p&

18、gt;　　每個LED日光燈管使用數(shù)量不等，約290-360顆。而且現(xiàn)在新一代的LED日光燈發(fā)光燈條使用從0.06W到1W、顯色為純白、汗白、青白、暖白、冷白、的貼片LED平面光源。節(jié)能省電是LED日光燈的最大特點。以T8日光燈為例，標稱36W的熒光日光燈(CFL)，其附加鎮(zhèn)流器耗電8W，工作時實際耗電44W，照亮流明為420lm，使用壽命3千小時。而同樣規(guī)格的LED日光燈，工作時實際耗電僅16W，照亮流明為550lm，使用壽命可達3萬小

19、時。然而與傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)不同，由于傳統(tǒng)的技術還不夠成熟，目前大功率的LED筒燈的制作數(shù)量不是很多，特別是大功率LED筒燈驅動電路的設計，總是很難達到既經濟又簡單，本文中主要闡述了大功率LED筒燈驅動電路、外形、結構、散熱等的設計，論述了自己的觀點，在滿足大功率的條件下，盡量滿足經濟簡單的要求。</p><p><b>　　1 LED的介紹</b></p><p>　　

20、1.1 LED燈的簡單概述</p><p>　　LED是發(fā)光二極管（light emitting diode）英文的縮寫。是一種固態(tài)的半導體元器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，而另一端連接到電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主要的地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半

21、導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用到此晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就以光子的形式發(fā)出一定的能量，這就是LED發(fā)光的原理。然而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料所決定的。電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱還與電流有關。它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內部芯

22、線的作用。</p><p>　　按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側向管、表面安裝用微型管等；圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作T-1；把φ5mm的記作T-1（3/4）；把φ4.4mm的記作T-1（1/4）。</p><p>　　由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖

23、來分有三類：（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。（2）標準型。（3）散射型。這是視角較大的指示燈，散射劑的量較大。按發(fā)光二極管的結構分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封裝等結構。按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的LED（發(fā)光強度100mcd）；把發(fā)光強度在mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般LED

24、的工作電流在十幾mA至幾十mA,而低電流LED的工作電流在2mA以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。LED因其顏色不同,所以其化學成份不同。如：紅色 ：鋁-銦-鎵-磷化物；綠色和藍色: 銦-鎵-氮化物。白色和其它色都是用RGB三基色按適當?shù)?0-100比例混合而得到的。LED 的制造過程有點類似于半導體,但加工的精度還不如半導體,目前成本仍然較高。它具有耗電?。娏髦挥?0-30mA）；亮度高（發(fā)光強度可達上萬個mcd）；體積?。ㄖ睆阶钚】蛇_

25、1mm）；重量輕（一顆發(fā)光管僅重零點幾克）；壽命長（10萬</p><p>　　單個LED的發(fā)光強度以cd為單位，同時配有視角參數(shù)，發(fā)光強度與LED的色彩沒有關系。單管的發(fā)光強度從幾個mcd到五千mcd不等。LED生產廠商所給出的發(fā)光強度指LED在20mA電流下點亮，最佳視角上及中心位置上發(fā)光強度最大的點，封裝LED時頂部透鏡的形狀和LED芯片距頂部透鏡的位置決定了LED視角和光強分布。一般來說相同的LED視角越

26、大，最大發(fā)光強度越小，但在整個立體半球面上累計的光通量不變。</p><p>　　當多個LED較緊密規(guī)則排放，其發(fā)光球面相互疊加，導致整個發(fā)光平面發(fā)光強度分布比較均勻。在計算顯示屏發(fā)光強度時，需根據LED視角和LED的排放密度，將廠商提供的最大點發(fā)光強度值乘以30%-90%不等，作為單管平均發(fā)光強度。一般LED的發(fā)光壽命很長，生產廠家一般都標明為100000小時以上，實際還應注意LED的亮度衰減周期，如大部分用于

27、汽車尾燈的UR紅管點亮十幾至幾十小時后，亮度就只有原來的一半了。亮度衰減周期與LED生產的材料工藝有很大關系，一般在經濟條件許可的情況下應選用亮度衰減較緩慢的四元素LED。</p><p>　　白色是紅綠藍三色按亮度比例混合而成，當光線中綠色的亮度為69%,紅色的亮度為21%,藍色的亮度為10%時，混色后人眼感覺到的是純白色。但LED紅綠藍三色的色品坐標因工藝過程等原因無法達到全色譜的效果，而控制原色包括有偏差的

28、原色的亮度得到白色光，稱為配色。當為全彩色LED顯示屏進行配色前，為了達到最佳亮度和最低的成本，應盡量選擇三原色發(fā)光強度成大致為3:6:1比例的LED器件組成像素,白平衡要求三種原色在相同的調灰值下合成的仍舊為純正的白色。</p><p>　　1.2 LED燈的發(fā)展史</p><p>　　隨著LED照明燈具的逐步發(fā)展，在亮化工程輔助等公共場合，LED漸漸替代了一些傳統(tǒng)光源產品。2009年，

29、LED開始在發(fā)達國家進入主照明普及。在電費較高，使用時間較長的商業(yè)應用場所，LED燈具迅速成為市場的新寵。作為LED照明燈具的用途，LED市場發(fā)展分幾個階段。</p><p>　　第一階段，LED燈具實用新型階段。市場對LED燈具產品有了一定的認可和接受，LED燈具的環(huán)保，體積小，高可靠性等其他特征逐漸凸顯出來。由此而開發(fā)的一系列完全有別于傳統(tǒng)光源應用的產品會大行其道,照明行業(yè)會出現(xiàn)更大更廣的一個發(fā)展空間。光源不

30、再是僅僅起到照明作用，它的多變使得更貼切人們工作生活中的點點滴滴,個廠商拼的是設計應用優(yōu)勢。</p><p>　　第二階段，LED燈具智能控制階段。隨著物聯(lián)網等新技術的發(fā)展，LED作為半導體產業(yè)，也將搭上這趟高速列車，發(fā)揮出其高可控性特點。從家庭到辦公樓，從道路到隧道，從汽車到步行，從輔助照明到主照明，具備智能控制的LED照明燈具系統(tǒng)將給人類帶來更高等級的服務。LED燈具產業(yè)也將由做產品，到設計產品，到提供整體解

31、決方案的歷程。 </p><p>　　第三階段，LED燈具替代接受階段。這一階段指的是LED燈具在發(fā)展初期，主要體現(xiàn)出其光效高（能耗?。?，壽命長的特點。因為售價高，所以在這一階段主要為商照市場?？蛻粲幸粋€接受的過程，首先是使用習慣和外觀上的過渡與接受，在與傳統(tǒng)光源一致的使用情況下，LED燈具體現(xiàn)出的節(jié)電，長壽等特點使得市場容易接受它的相對高價,尤其是在商用場合,

32、各廠商拼的是質量價格優(yōu)勢。</p><p>　　1.3 與傳統(tǒng)燈的差異</p><p>　　目前，LED燈具與傳統(tǒng)光源燈具就性能、評價和設計等方面都存在著很多不同地方。</p><p>　　在LED燈具性能評價方面。（1）色空間均勻度來評價。LED燈具的存在的不同觀察角顏色差異。統(tǒng)光源單個發(fā)光體的特點不同，LED燈具使用的LED燈是多個發(fā)光體組成并且發(fā)光的，LED燈

33、具中的發(fā)光體之間存在顏色差異性，需要使用色空間均勻度來評價LED燈具顏色的空間分布情況。（2）用使用壽命來評價LED燈具的耐用性。傳統(tǒng)光源使用壽命性能的測量和評價已經標準化，并且具有互換性，所以傳統(tǒng)光源燈具的壽命可以通過替換損壞的光源、以及按10年壽命設計燈的控制裝置來滿足所要求，所以一般不會評價傳統(tǒng)光源燈具的壽命。LED燈具的壽命與LED本身壽命、LED驅動器以及燈具提供給LED的環(huán)境等很多因素都有關，并且目前LED燈形式較多，除了帶

34、標準燈頭的LED除外，其他LED燈都不具有互換性，這樣對不同的LED燈具，其壽命只有通過相關的壽命評價才能最終確定。在評價LED燈具壽命時，不僅要聲稱光通維持壽命，而且還要聲稱失效率。傳統(tǒng)照明燈具是用燈具得效率來評價，然而LED燈具使用的是光效評價。不像傳統(tǒng)照明光源可單獨進行光度得測試，光度測量時也可以使用相對的方法，由于LED光源對溫度極其敏感，不適宜將LED光源從燈具內分離出</p><p>　　2.在LED

35、燈具設計方面。（1）光學系統(tǒng)方面。燈具中的光學系統(tǒng)可謂是燈具的靈魂，根據選定光源特性設計符合具體照明要求的燈具光學系統(tǒng)。通常傳統(tǒng)光源燈具的光學系統(tǒng)由光源、燈座、反射器和透光罩等各部分組成。但由于一些LED單元具有 2π發(fā)光的光度特性，所以燈具的光度系統(tǒng)與傳統(tǒng)光源燈也有很大的差出。具體表現(xiàn)特征如下所示：LED燈具光學系統(tǒng)一般是由LED芯片和透鏡組成的LED陣列或LED模塊，陣列有時排列在整齊的鋁基板上，也可能是在突起的或者是凹下的成型基板

36、上，燈具制造商可根據照明的需求，將多個LED單元或數(shù)十個LED單元組合在鋁基板上，而且應注意控制組合后LED單元光色的是否一致性，然后考核LED燈具的色空間均勻度。由于LED的光電特性對PN結溫度的變化非常的敏感；封裝樹脂在高溫和強光照射下也會快速得劣化；長期的光輻射會使熒光粉的光致轉換率逐漸的下降，并會導致色坐標的偏移。（2）電氣元配件方面。LED驅動電源既是構成LED燈具性能優(yōu)劣的關鍵的因素，也是燈具選擇或設計要件的因素之一。LED

37、燈具電氣設計應考慮到燈具使用LED特性和數(shù)量、燈具等的安裝地點，和燈具在電網中的位置來考慮電氣安全、恒流驅動</p><p>　　1.4 LED燈具的結構特征</p><p>　　LED燈具中沒有燈座，而是用連接件完成LED燈與燈具的各種連接，并采用其他的方式將LED燈固定到燈具的主體上。為了導出LED芯片產生的熱，LED燈具有大量的散熱片，燈具的體積和重量比傳統(tǒng)光源燈具大得多，燈具的安裝

38、結構也應作相應考慮，以保證安裝的安全性和可靠性。同時散熱片應設計成容易清潔的結構，否則，散熱片的效率會很快的降低。另外LED燈具與傳統(tǒng)燈最大的區(qū)別體現(xiàn)在它的功耗上：它的最大功耗才10瓦,長度1.2米,是普通光管40瓦的前身;其次的功耗是7.5瓦,長度0.9米,是普通光管30瓦的前身;最小的功耗是5瓦,長度0.6米,是普通光管20瓦的前身。外殼采用高級塑料精工制作而成、耐用、耐摔.內部采用世界最先進的高科技二極管芯片發(fā)光材料，使產品亮度達

39、到一流要求，又采用與傳統(tǒng)日光燈相反的降壓技術與節(jié)能技術完美相結合,使功耗和溫度降到最低，節(jié)能達到極限，它的問世將是世界照明史上又一次重大的突破與變革，將訊速淘汰原來的白熾燈和傳統(tǒng)日光燈。 點亮無延遲，響應時間更快，傳統(tǒng)玻殼燈泡則有0.3秒的延遲，防止追尾更強的抗震性能發(fā)，光純度高，無需燈罩濾光，光波長誤差在10納米以內。發(fā)光熱量很小，對燈</p><p>　　2 LED筒燈的設計</p>&

40、lt;p>　　2.1 整體外觀的設計</p><p>　　圖2-1 整體外觀設計圖 </p><p>　　隨著大功率高亮度白光LED的發(fā)展，LED的應用已經從早年的指示、顯示和室外景觀裝飾走向室內普通照明時代。目前，室內白光照明主要通過多顆1～3W的白光LED芯片組合成超大功率LED陣列來實現(xiàn)。在當前技術水平下，大功率LED工作過程中只有10%～20%的電能轉化為光能。例如，若LED

41、輸入功率為2.5W，芯片面積為1mm×1mm，按照80%的電能轉化為熱能，則有2W左右的電能轉化成熱量，其芯片熱流密度達到了200W/ cm2。如此高的熱流密度，如不采取有效的散熱措施，會導致芯片溫度升高，發(fā)光效率降低，以及波長漂移，顯色指數(shù)下降等一系列后果，進而縮短LED的正常工作壽命。因此，對大功率LED燈具的散熱優(yōu)化具有重要的實際應用意義。所以對大功率LED燈具的散熱分析與設計已成為LED燈具封裝的關鍵技術之一由于LED

42、燈具在工作時，各材料間會形成溫度梯度，從而形成熱應力和材料失配，此外，根據溫度分布可以合理設置芯片排放位置、選擇材料、優(yōu)化各部件尺寸等。在此設計了12w大功率LED筒燈的封裝結構。然后計算分析了此燈具的溫度場分布，并通過實驗進行驗證，在與實驗結果吻合的基礎上，結合各構件溫度場分布與傳熱學理</p><p>　　2.2 驅動電路的設計</p><p>　　2.2.1 傳統(tǒng)LED驅動電路<

43、;/p><p>　　圖2-2 傳統(tǒng)的電路</p><p>　　LED驅動電路除了要滿足安全的要求以外，另外的基本功能應有兩個方面，一個是盡可能保持恒流的特性，尤其是當電源電壓發(fā)生±5％的變動時，則仍應能保持輸出電流在±10％的范圍內變動。第二是驅動電路自身應保持較低的功率損耗，這樣才能夠使LED的系統(tǒng)效率保持在很高的水平。傳統(tǒng)的低效率電路：圖2-2所示是傳統(tǒng)的電路。電阻R的

44、存在是必須的，R上的有功損耗直接影響了系統(tǒng)的效率，當R分壓較小時，R的壓降占總輸出電壓的40％，輸出電路在R上的有功損耗已經占40％，再加上變壓器損耗，系統(tǒng)效率小于50％。當電源電壓在±10％的范圍內變動時，流過LED的電流變化將≥25％，LED上的功率變化將達到30％。當R分壓較大時，在電源電壓在±10％的范圍內變動時，雖說能使輸出到LED的功率變化減少，但系統(tǒng)效率將更低。</p><p>

45、　　工作原理：220V交流電源首先通過降壓變壓器降壓，降到36V交流電，再到橋式整流電路整流經過電容進行濾波后，通過限流電阻來驅動12個LED穩(wěn)定工作，這是電容濾波的單相不可控整流電路。空載時，R趨向于無窮大，放電時間常數(shù)也為無窮大，輸出電壓=。重載時，R很小，電容放電很快，幾乎失去貯能作用，隨負載加重逐漸趨向于0.9，即趨向于接近電阻負載時的特性。通常再設計時根據負載的情況選擇電容C值，使RC≥T，T為交流電源的周期，此時輸出電壓為≈

46、1.2。這里二極管屬性選為40V,1.5A,電容屬性為1500uF,LED燈的額定電壓為3.6V，額定電流為360mA,限流電阻的阻值為20歐姆，當選取以上規(guī)格的元器件時，通過每個LED燈的電流為350mA，每個LED燈的電壓為3.0V,則每個LED燈的功率為1.05w,12個LED燈再串聯(lián)起來，功率達到12w,符合12w大功率LED筒燈的要求。但這種電路的缺點是：此驅動電路沒有恒流源的控制，經過整流濾波后，得到的電壓不穩(wěn)定，造成LED

47、燈的超載，導致輸出的功率達不到理想的狀態(tài)，達不到預期的效果。</p><p>　　2.2.2 LED的改進驅動電路</p><p>　　圖2-3 是在圖2-2的基礎上加了一個集成穩(wěn)壓元件MC7809，使輸出端的電壓基本穩(wěn)定，不會因為電源電壓的不穩(wěn)定造成LED的超載。</p><p>　　圖2-3 改進的電路</p><p>　　但是此電路雖然

48、保證了LED的基本恒定的輸出，但效率還是很低的。因為MC7809和R1上的壓降占很大比例，且輸出的電壓不能夠驅動LED進行大功率輸出，其效率僅為40％左右。而且上述這類電路的應用，根據系統(tǒng)總的每瓦輸出流明的大小來看，此筒燈是根本不能稱為節(jié)能的照明產品的。為了能夠達到LED既能穩(wěn)定工作，又能保持高的效率的狀態(tài)，應采用低功耗的限流元件和輸出大功率的電路來提高系統(tǒng)的效率。</p><p>　　2.2.3 電容降壓的LE

49、D驅動電路的簡單介紹</p><p>　　電容降壓的工作原理并不是很復雜。它的工作原理就是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流。比如，在50Hz的工頻條件下，一個1uF的電容所產生的容抗大約為3180歐姆。當220V的交流電壓加在電容器的兩端時，那么流過電容的最大電流大約為70mA。雖然流過電容的電流大約有70mA，但在電容器上并不產生功率損耗，應該說如果電容是一個理想電容，那么流過電容的電

50、流可以稱為是虛部電流，它所作的功率也為無功功率。根據電容器這個特點，我們如果在一個1uF的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件，那么阻性元件兩端所得到的電壓以及它所產生的功率損耗完全取決于這個阻性元件的規(guī)格。例如，我們如果將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點亮，發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流8W/110V=72mA，而它與1uF電容所產生的限流特性很吻合。

51、</p><p>　　同樣，例如：我們將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電源上，燈泡同樣能夠被點亮，而不會被燒毀，因為5W/65V的燈泡的工作電流也大約為70mA。因此，電容降壓實際上說白了就是利用容抗來限制電流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負載兩端電壓的一個角色。采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路，由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恒定等優(yōu)點，也常應用于

52、LED的驅動電路中。</p><p>　　圖2-4為一個實際的采用電容降壓的LED驅動電路：請注意，大部分應用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管，建議連接上，因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設備起動等 )有效地將突變電流泄放，從而保護二級關和其它晶體管，它們的響應時間一般在微毫秒級 。</p><p>　　圖2-4 電容降壓驅動電路</p>

53、;<p>　　電阻R1為泄放電阻，其作用為：當正弦波在最大峰值時刻被切斷時，電容C1上的殘存電荷無法釋放，會長久存在，在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分，有強烈的觸電可能，而電阻R1的存在，能將殘存的電荷泄放掉，從而保證人機安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關，一般電容的容量越大，殘存的電荷就越多，泄放電阻就阻值就要選小些。D1-D4的作用是整流，其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。C2﹑C3的作用為濾波，其作用是將整流

54、后的脈動直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對地泄放掉，從而保護LED不被瞬間高壓擊穿。LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向導通電壓( Vf )而定，在220V AC電路中，最多可以達到80個左右。組件選擇：電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值，在220V,50Hz的交流電路中時，可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質電容。D1-D4 可以選擇IN4007。濾波電容C2﹑C3

55、的耐壓根據負載電壓而定，一般為負載電壓的1.2倍，其電容容量視負載電流的大小而定。</p><p>　　2.2.4 設計的驅動電路</p><p>　　圖2-5采用的驅動電路</p><p>　　圖2-5是采用集成恒流源NUD4001的LED驅動電路，這一電路的顯著特點是當電源電壓在±5％的范圍內變動時，輸出波動≤1％，可稱為恒功率驅動電路，而且這一驅動

56、電路可在串聯(lián)分壓下工作，所以可保證在幾乎恒功率輸出的情況下，保持系統(tǒng)效率達70％左右。這一驅動電路的輸入電源可采用工頻交流，但最好的是采用電子變壓器進行前級變壓，這樣能保證諧波和電源端子干擾都符合標準的要求。此驅動電路的原理與以上傳統(tǒng)的驅動電路原理相同，但也是在其基礎之上加了集成穩(wěn)壓元件NUD4001和額定電壓為45V，額定電流為1.5A的二極管。不像MC7809，此成穩(wěn)壓元件損耗很小，該驅動電路既能保證LED電壓的基本恒定的輸出，又能

57、滿足12w大功率的輸出，能夠驅動12個LED燈的發(fā)光，能保持高的效率的狀態(tài)。并且根據系統(tǒng)總的每瓦輸出流明的大小來看，此12w LED筒燈能夠被稱為節(jié)能的照明產品。</p><p>　　3 LED鋁基板和散熱器的設計</p><p>　　3.1 鋁基板的介紹</p><p>　　鋁基覆銅板是順應電子產品發(fā)展而誕生的,在1969年日本三洋公司首先發(fā)明了鋁基覆銅板制造技術

58、,到1974年開始應用于STK系列功率放大混合集成電路。隨后在應用領域和用量都不斷擴大,尤其是世界發(fā)達國家其產量迅速增長。如日本鋁基覆銅板產量1991年25億日元,到1996年達到60億日元,估計2001年將達到80億日元。我國鋁基覆銅板的研制開發(fā)由國營704廠始于1988年,于1990年完成通用型鋁基覆銅板的廠級設計定型,建立國內第一條鋁基覆銅板生產線并投產。經產品性能提升和產品系列化,到1996年完成部級設計定型。目前國營704廠有

59、通用型、高導熱型、高頻型和高熱型系列化鋁基覆銅板。現(xiàn)產量達到5000-8000 /年,還在新建生產線,完成后預計總產量達1萬/年。鋁基覆銅板的結構和性能特點：</p><p>　　鋁基覆銅板是由鋁板、環(huán)氧樹脂或環(huán)氧玻璃布粘結片、銅箔三者經熱壓而成。鋁板厚度通常是0.8mm -3.0mm,按用途不同選擇。鋁基覆銅板具有優(yōu)良的熱耗散性、尺寸穩(wěn)定性、電磁屏蔽性和機械強度等。</p><p>　　

60、根據結構差異和性能特征, 鋁基覆銅板分為三類:（1）通用型鋁基覆銅板,其絕緣層由環(huán)氧玻璃布粘結片構成。（2）高散熱鋁基覆銅板,其絕緣層由高導熱的環(huán)氧樹脂或其它樹脂構成。（3）高頻電路用鋁基覆銅板,其絕緣層由聚烯烴樹脂或聚酰亞胺樹脂玻璃布粘結片構成。 鋁基覆銅板與常規(guī)FR-4覆銅板最大差異在于散熱性，鋁基覆銅板的技術要求與檢驗方法：到目前為止,尚未見國際上有鋁基覆銅板標準。我國由704廠負責起草了電子行業(yè)軍用標準《阻燃型鋁基覆銅層壓板規(guī)范

61、》。主要技術要求有：尺寸要求,包括板面尺寸和偏差、厚度及偏差、垂直度和翹曲度；外觀,包括裂紋、劃痕、毛刺和分層、鉛氧化膜等要求；性能方面,包括剝離強度,表面電阻率,最小擊穿電壓,介電常數(shù),燃燒性和熱阻等要求。</p><p>　　在上述規(guī)范中制定了兩項鋁基覆銅板的專用檢測方法。 其一是介電常數(shù)及介質損耗因數(shù)測量方法,為變Q值串聯(lián)諧振法,將試樣與調諧電容串聯(lián)接入高頻電路,測量串聯(lián)回路的Q值的原理。其二是熱阻測量方法

62、,以不同測溫點之間溫差與導熱量之比來計算。鋁基覆銅板的應用領域有：工業(yè)電源設備,如大功率晶體管、固態(tài)繼電器、脈沖電機驅動器等； 汽車,如點火器、電源控制器、交流變換器等；電源,如穩(wěn)壓器和開關調節(jié)器； 磁帶錄像機和聲頻設備,如電機驅動器、信號分離器、放大器等；辦公自動化設備,如打印機驅動器、大顯示器基板、熱打印頭； 計算機,如CPU板、電源裝置； 其它還有半導體絕緣導熱板,電阻器陣列,熱接收器和日光電池基板等。</p>&l

63、t;p>　　3.2 LED鋁基板的分析</p><p>　　LED鋁基板也就是PCB，也是印刷線路板的意思，但只是線路板所用的材料是鋁合金，以前我們一般的線路板的材料主要是玻纖，但因為LED發(fā)熱較大，所以LED燈具用的線路板一般主要是鋁基板，因為導熱比較快，其他設備或電器類用的線路板但還是玻纖板。鋁基板是一種能夠擁有良好散熱功能的金屬基覆銅板，一般的單面板主要由三層結構所組成，分別是絕緣層、電路層和金屬基層

64、。用于高端使用時的也有設計為雙面板，結構為電路層、絕緣層、絕緣層、電路層。但很少數(shù)應用的是多層板，其可以由普通的多層板與絕緣層貼合而形成。鋁基板是由電路層、導熱絕緣層和金屬基層三個組成。電路層要求要具有很大的載流能力，所以要使用較厚的銅箔，厚度一般37um-280um；導熱絕緣層是PCB鋁基板核心技術之中心，它一般是由各種陶瓷填充的特殊的聚合物構成的，熱阻比較小，粘彈性能較優(yōu)良，具有抗熱抗老化的能力，也能夠承受機械及各種熱應力。LED-

65、0601、IMS-H01、IMS-H02等高性能PCB鋁基板的導熱絕緣層也正是由于使用了這種技術，才使其具有極為優(yōu)良的導熱性能和高強度的電氣絕緣性能；然而金屬基層是鋁基板的主要支撐構件，要求其具有高導熱性，一般</p><p>　　圖3-1 鋁基板

66、 </p><p>　　鋁基板產品的特征：絕緣層較薄，熱阻很??；無磁性；散熱良好；機械強度很高產品的標準厚度：0.8、1.0、1.2、2.0、2.5、3.0mm ；銅箔的厚度：1.8um 35um 70um 140um特點：具有散熱性、電磁屏蔽性，機械強度較高，加工性能很優(yōu)良。用途：LED主要專用與功率混合驅動電路?！　′X基板是承載LED及器件熱傳導，散熱還主要是取決于面積的大小，集中導熱當然也可以選擇

67、較高導熱系數(shù)的材料。雖然價格相差較大，但LED使用的電壓不是很高，在選擇1mil厚度時絕緣層耐壓大于2000V即可。 LED線路得設計是為了更好的解決散熱的問題，LED和有些大功率驅動電路需要用到鋁基線路板。元器件表面貼裝在電路層，器件運行時所產生的熱量通過絕緣層快速傳導到金屬基層，然后由金屬基層將熱量傳遞出去，從而實現(xiàn)對器件的散熱。</p><p><b>　　3.3 熱分析</b>

68、;</p><p>　　高溫對產品的影響：元器件遭到損壞；絕緣性能會退化；材料的熱老化；低熔點的焊縫開裂、焊點的脫落的等。阻值精度，穩(wěn)定性，電感量等參數(shù)高低溫變化都很大，具體產品都有指標，比如電阻有PPM標志，即每升高一度阻值變化百萬分之多少，保護老化有IP等級標志，比如IP54。IP防護等級的意思.有部份防塵作用,但不得因落入之灰塵影響正常功能或降低產品之安全，對準外殼任意方向以水噴灑時,不得造成有害現(xiàn)象。同樣

69、產品不同材料參數(shù)穩(wěn)定性不一樣，所以軍品電子元件比民用品，工業(yè)品貴很多倍?！　囟葘υ骷绊懀阂话銇碚f，溫度升高時電阻的阻值會降低；高溫會降低電容器的使用壽命；高溫也會使變壓器絕緣材料的性能下降，一般變壓器的允許溫度要低于95攝氏度；溫度過高也會造成焊點結構的變化—IMC增厚，焊點的變脆，機械強度的降低；結溫的升高還會使晶體管的電流放大倍數(shù)的迅速增加，導致發(fā)射極極的電流增加，又會使結溫進一步提高，最終導致組件的失效。功率器件的結溫是由

70、功率器件的耗散功率、環(huán)境溫度以及散熱情況所決定的，而功率器件結溫對其工作參數(shù)及可靠性有很大的影響。功率器件的電流放大倍數(shù)隨結溫的升高而增大，這將引起工作點的漂移，增益不</p><p>　　3.4 設計的鋁基板</p><p>　　圖3-2為本次鋁基板的設計圖。</p><p>　　圖3-2 設計的鋁基板</p><p>　　工作原理：功率器

71、件表面貼裝在電路層，器件運行所產生的熱量通過絕緣層快速傳導到金屬基層，然后由金屬基層將熱量傳遞出去，從而實現(xiàn)對器件的散熱與傳統(tǒng)的相比，鋁基板能夠將熱阻降至最低，使鋁基板具有極好的熱傳導性能；與厚膜陶瓷電路比，它的機械性能又極為優(yōu)良。導熱性能十分優(yōu)異、單面縛銅、器件只能擱置在縛銅面、不能開電器連線孔所以不能遵照單面板那樣擱置跳線。鋁基板上個別都擱置貼片器件，開關管，輸入整流管通過基板把熱量傳導進來，熱阻很低，可獲得較高牢靠性。變壓器采取立

72、體貼片構造，也可通過基板散熱，其溫升比慣例要低，同樣規(guī)格變壓器采取鋁基板構造可得到較大的輸入功率。鋁基板跳線能夠采取搭橋的方法解決。鋁基板電源個別由由兩塊印制板組成，另外一塊板放置控制電路，兩塊板之間通過物理銜接分解一體。因為鋁基板優(yōu)異的導熱性，在小量手工焊接時對比艱難，焊料冷卻過快，輕易涌現(xiàn)問題現(xiàn)有一個簡樸適用的方法，將一個燙衣服的普通電熨斗（最好有調溫功用），翻過去，熨燙面向上，固定好，溫度調到150℃左右，把鋁基板放在熨斗上面，加

73、溫一段時光，而后遵照慣例方法將元件貼上并焊接，熨斗溫度以器件易于焊接為宜，鋁基板銅皮剝離，溫度太低焊接后</p><p>　　3.5 散熱器的設計</p><p>　　3.5.1 散熱器的介紹</p><p>　　散熱器是LED燈具很關鍵的一個部件，它的形狀、體積、散熱表面積都要設計得恰到好處，散熱器太小，LED燈工作溫度太高，影響發(fā)光效率和壽命，散熱器太大，則消耗

74、材料多增加產品成本和重量，使產品競爭力下降。設計合適的LED燈散熱器至關重要。散熱器的設計有以下幾個部分：</p><p>　　（1）明確LED燈需要散熱的功率。</p><p>　　（2）設計散熱器用的一些參數(shù)：金屬的比熱，金屬的導熱系數(shù)，芯片熱阻、散熱器熱阻、周圍環(huán)境空氣熱阻等。</p><p>　?。?）確定采用散的類型，(自然對流散熱、強風冷卻、熱管散熱，以

75、及其它的散熱方式。從造價比較：自然對流散熱造價最低，強風冷卻中等，熱管散熱造價較高，噴氣致冷造價最高。</p><p>　　（4）確定LED燈具許可的最高工作溫度(環(huán)境溫度加燈具許可溫升)。</p><p>　?。?）計算散熱器的體積、散熱面積，并確定散熱器的形狀。</p><p>　　（6）將散熱器與LED燈組合成完整燈具，并通電工作八小時以上，在室溫39℃--4

76、0℃的環(huán)境下檢查燈具的溫度，看是否滿足散熱要求，以檢驗計算是否正確，如不滿足使用條件，則要重新計算和調整參數(shù)。</p><p>　?。?）散熱器與燈罩的密封要做到防水、防塵，燈罩與散熱器之間要墊抗老化的橡皮墊或硅橡膠墊，用不銹鋼螺栓緊固，做到密封防水、防塵。</p><p>　　3.5.2 散熱器穩(wěn)態(tài)溫度場分析</p><p>　　目前，大功率LED筒燈的散熱器主要

77、有三種：一種是鋁（合金）散熱器，另一種為負壓的散熱管，第三種是表貼式大功率LED，其經常采用金屬印制板接鋁散熱器。</p><p>　　由于1W單顆LED熱輻射僅能帶走1.63%的熱量，功率達到2W時輻射熱量也僅占6.33%</p><p>　　故僅考慮熱傳導與對流對散熱的影響。燈具所用芯片面積1.44mm，單顆功率為2.5W。設芯片電光轉換效率20%，則芯片的熱流密度1.38/mm^2。

78、一般情況下空氣自然對流系數(shù)為1-10W/K，此處考慮室內工作環(huán)境，燈具內表面對流系數(shù)設為2.5W/K，外表面對流系數(shù)設為5W/K，環(huán)境溫度均為35.0攝氏度。根據ANSYS算得到的散熱封裝圖如圖3-3所示。由于芯片體積很小，芯片結溫可以近似為陶瓷基板最高溫度。因此大功率白光LED芯片最高溫度為111.2攝氏度。</p><p>　　圖3-3 散熱封裝圖</p><p>　　熱阻是指熱量傳遞

79、通道上兩個參考點之間的溫度與兩點間熱量傳輸速率的比值，單位為℃／Ｗ。熱阻為阻止熱量傳遞能力的綜合參數(shù)，應通過減少熱阻以增強傳熱。根據公式</p><p>　　式中是二極管Pn節(jié)點到參照點的熱阻，單位為℃／Ｗ；是從二極管Pn節(jié)點到某個參照點熱阻；耗散功率是LED正向電壓與LED正向電流之積。</p><p>　　將公式(1)也可表述為 </

80、p><p>　　實驗測得引腳度。已知，，。則根據公式(2)可得結溫</p><p><b>　　如圖3-4所示</b></p><p>　　圖3-4 燈具結構穩(wěn)態(tài)溫度場分布</p><p>　　大功率LED燈具散熱途徑主要包括熱傳導和熱對流。</p><p><b>　　(1)熱傳導<

81、/b></p><p>　　熱傳導是指物體各部分之間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的運動而產生的熱能傳遞稱為熱傳導，簡稱導熱。由Fourier導熱基本定律得知，熱流密度與溫度梯度成正比</p><p>　　式中Q為吸收的熱量；、分別為兩個物體的溫度；k為材料的導熱系數(shù)；A為導熱方向上的截面積；d為導熱材料的厚度；q為施加的熱流密度，表示單位時間通過單位面積的熱流

82、量。式(3)可以改寫為 </p><p><b>　　其中表示導熱熱阻。</b></p><p>　　對于多層復合材料，其總熱阻可以表示為</p><p><b>　　(2)熱對流</b></p><p>　　熱對流是指流動的流體與其相接觸的固體表面，具有不同溫度時所發(fā)生的熱量轉移過程。按流體產生流

83、動的原因不同，可分為自然對流和強迫對流。按流動性質又可分為層流和紊流。由牛頓冷卻公式可知，熱流量與表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)成正比</p><p>　　由式(4)與式(6)得到的對流換熱熱阻公式為 </p><p>　　式中h為對流換熱系數(shù)；A為換熱面積；及分別為壁面溫度和流體溫度。</p><p>　　如圖3-5所示，將銅箔所對正下方打通，通過銅柱直接與散熱器連接，接觸面

84、所形成的熱通道即能將熱量快速有效地輸出又保證了MCPCB的電氣連接。本文提出的結構采用高導熱系數(shù)的覆銅鋁基板MCPCB并附帶散熱銅柱，這種基板對于大功率LED封裝而言，散熱性能良好。</p><p>　　圖3-5 散熱封裝結構剖面圖</p><p>　　如圖3-6所示。整體最大溫差僅為1.2℃，這是由于AL的導熱性能較好，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(

85、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。結合溫度場分布可知，散熱器結構設計要在有限高度內增大散熱面積，可以考慮螺旋狀肋片或者增加肋片個數(shù)，而并非單一增加散熱片的高度。</p><p>　　圖3-6 散熱器溫度場分布</p><p><b>　　4 LED透鏡 </b></p><p>　　4.1 LED透鏡

86、的材料種類 </p><p><b>　　1.硅膠透鏡 </b></p><p>　?。?）硅膠耐溫高，所以常常直接裝在LED芯片上。 </p><p>　?。?）一般來說硅膠透鏡的體積較小，直徑4-10mm。 </p><p><b>　　2.PMMA透鏡 </b></p><

87、;p>　　（1)光學級PMMA</p><p>　　(2)塑膠類材料，優(yōu)點：生產效率較高（可以通過注塑完成）；透光率高（4mm 厚時穿透率為95%左右）。缺點：溫度但不能超過80攝氏度（熱變形溫度為92攝氏度）。 </p><p><b>　　3.PC透鏡 </b></p><p>　　(1)光學級材料 </p><

88、p>　　(2)塑膠類材料，優(yōu)點：生產效率較高（可以通過擠塑完成）；透光率較低（4mm厚度時穿透率 90%左右）。缺點：溫度不能超出110攝氏度（熱變形溫度135攝氏度）。 </p><p><b>　　4.玻璃透鏡 </b></p><p>　　光玻璃材料，優(yōu)點：有透光率很高（98%），耐溫較高等特點。缺點：質量重、體積大，形狀很單一、容易碎、批量的生產不容易實

89、現(xiàn)、生產效率很低、成本較高等。然而目前此類生產設備的價格很貴，短期時間內很難普及。此外玻璃較PMMA、PC料易碎的缺點，還需要更多的研究與探索，以現(xiàn)在可以實現(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，雖然經過這些處理，玻璃透鏡的透光率會有所降低，但依然會遠遠大于普通光學塑料透鏡的透光效果，所以玻璃透鏡的前景將更為廣闊。 </p><p>　　4.2 透鏡的應用分類</p><

90、;p><b>　　1.一次透鏡 </b></p><p>　　(1)一次透鏡是直接安裝在LED芯片支架上的，與傳統(tǒng)的LED構一個整體。 </p><p>　　(2) LED芯片理論上的發(fā)光是360度，然而實際上芯片在放置于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），此外芯片還會有</p><

91、p>　　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180°、160°、120°、90°、60°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）。 </p><p>　　(3)一次透鏡一般用PMMA、PC、光學玻璃、硅膠等材料。 </p><p>&l

92、t;b>　　2.二次透鏡 </b></p><p>　　(1) 二次透鏡與LED是兩個獨立的東西，但它們在應用時是密不可分的。 </p><p>　　（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。 </p><p>　　（3）二次透鏡材料一般用的是光學級PC；在特殊

93、情況下也可以選擇玻璃。 </p><p>　　4.3 LED透鏡規(guī)格分類</p><p><b>　　1.穿透式 </b></p><p>　?。?）當LED光線經過透鏡其中的一個曲面時光線會發(fā)生折射而形成聚光，而且當調整透鏡與 LED之間距離時的角度時也會發(fā)生變化，經過光學設計的透鏡光斑將會非常的均勻，但由于透鏡直徑的限制,LED的光利用率不

94、是很高而且光斑邊緣會有比較明顯的黃邊。</p><p>　?。?）一般是應用在大范圍的聚光，如臺燈、吊燈等室內照明燈具。 </p><p><b>　　2.折反射式</b></p><p>　?。?）透鏡的設計在其正前方是用穿透式聚光，而錐形面又可以將側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。 <

95、/p><p>　?。?）也可在錐形透鏡表面做一些變化，可設計成鏡面、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。 </p><p><b>　　3.透鏡模組 </b></p><p>　?。?）是將多個單顆透鏡通過擠塑完成一個整體的多頭的透鏡，按照不同的需求可以設計成3 合1、6合1甚至幾十顆合一的透鏡模組，也可以把兩個單獨的透鏡通過

96、支架結合成一起。</p><p>　?。?）此種效方法有效的節(jié)省了生產成本，實現(xiàn)了產品品質的一致性，節(jié)省了燈具的機構空間所以能夠更容易實現(xiàn)“大功率”的特點。 </p><p>　　4.4 LED透鏡的設計與模具加工 </p><p>　?。?）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、OSRA

97、M、EVERLIGHT、EDSION 等），其芯片結構與封裝方式、光線特性等均會有所不同，從而造成同樣的透鏡搭配不同規(guī)格的品牌LED時會所出入；所以要求有針對性的開發(fā)，才能達成實際所需要的效果； </p><p>　?。?）利用光學的設計軟件（如 Code V、ZEMAX、TracePro、ASAP、LighTools 等）（如：Pro/E、UG、SOLIDWORKS 等)進行設計和光學仿真，不斷進行優(yōu)化而得到所

98、需要的光學透鏡；</p><p>　?。?）LED透鏡本身屬于精密光學配件，故其對模具的精度要求非常高，特別是透鏡光學面的加工精度要求達到0.2um。一般對此類高精度模具的加工也必須具有以下設備：超精密加工機（如：PRECITECH NANOFORM 350）、CNC 綜合加工機、精密磨床、精密銑床、CNC 精密火花機、表面輪廓儀、干涉儀等。 </p><p>　?。?）模具最精密的部件

99、在于光學模仁，首先必須選用專用模仁鋼材（如：瑞典S136鏡面鋼）經過熱處理到55攝氏度，在粗胚上經過鍍鎳處理后再用超精密加工機進行不斷的曲面加工而得到。從以上LED透鏡的設計與生產的過程來看，看似簡單的LED透鏡，從設計到成品，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。</p><p><b>　　4.5 設計的透鏡</b></

100、p><p>　　圖4-1為本次透鏡的設計圖。</p><p><b>　　圖4-1透鏡設計圖</b></p><p>　　LED透鏡一般為硅膠透鏡，因為硅膠耐溫高（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3-10mm。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

101、的光學系統(tǒng)。LED透鏡即與LED緊密聯(lián)系在一起能增強光的使用效率和發(fā)光效率，可以根據不同的效果來使用不同的透鏡，改變LED的光場分布的光學系統(tǒng)。無論遠近，燈罩（反光杯）與透鏡沒多大區(qū)別，均勻性來講，透鏡會優(yōu)于反光杯；用小角度的LED透鏡,效果比燈罩好,因為要射得遠的。燈罩聚光已經過透鏡(因為LED本身一定會有透鏡的)再經過一次光罩聚光,這次會浪費很多光的,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1W的

102、,比使用一個3W的效果要好得多。相比之下，燈罩發(fā)光均勻點范圍大，但是投光度不好，透鏡則相反，LED透境顯得要高檔些。優(yōu)點：透光率高，透鏡光斑比較均勻，較高的光源利用率。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　LED筒燈是一種嵌入到天花板內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，因為只有它的對立面才能受到光，光束角是屬于聚光，

103、光線也較集中，明暗對比很是強烈。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照明普遍應用于室內照明中，特別是LED筒燈將成為室內照明最為典型的燈具，目前已初具規(guī)模并且已經具有一定的技術，品質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：顏色純正，平均壽命可達9萬至10萬小時。</p><p>　

104、　能源是國民經濟發(fā)展的基礎，也是促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展的很關鍵因素。自從21世紀以來，人類社會面臨著經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的兩個重大挑戰(zhàn)。如果要實現(xiàn)經濟社會的發(fā)展，必須要利用更多的能源，而事實上，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，實現(xiàn)經濟社會的可持續(xù)發(fā)展，必須依靠科技的進步，正所謂科學技術是第一生產力，一方面我們要大規(guī)模的開發(fā)新型可再生能源，拓寬能源的供應量，另

105、一方面還要大力發(fā)展節(jié)能的技術，減少對能源的消耗。</p><p>　　與傳統(tǒng)的照明燈具相比,LED照明具有很多的優(yōu)點，這種LED光源與傳統(tǒng)上網光源相比，具有污染小、無有害氣體、免維護、壽命長、環(huán)保等諸多性能上的優(yōu)點。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、高真實度、環(huán)保。使用LED照明既可以響應國家的節(jié)能環(huán)保的號召，又能降低生產的成本，提高生產的效率。本設計中針對12w大