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高效率LED汽车前照灯关键技术研究
| 论文题名： | 高效率LED汽车前照灯关键技术研究 |
| 关键词： | 发光二极管汽车前照灯;散热技术;性能指标;光源效率 |
| 摘要： | LED由于节能、寿命长、响应速度快等优点,成为新一代汽车照明的理想光源。近几年由于LED技术上的巨大进步,高亮度LED已经可以具备了作为前照灯主光源包括近光灯、远光灯光源的条件。然而LED光源与传统汽车照明中的光源相比,在光、电、热、以及机械方面都具有完全不同的特性。这些特性决定了必须采用全新的方法进行前照灯的设计。 本文研究了高效率LED前照灯光学设计方法,采用高效率的光学设计实现了LED前照灯,同传统汽车前照灯相比消耗更低的功率。在研究LED前照灯驱动电路基础上还对基于前照灯的可见光通信进行了初步探索,采用基于热管的散热技术,有效地解决了LED前照灯的散热问题。采用器件模拟工具SilvacoTCAD进行了LED光、电、热性能分析,模拟了光子晶体表面结构对LED出光的影响,以提高LED光源效率。论文的主要创新点如下: (1)以LED为光源实现了符合LED汽车前照灯国家标准的全LED前照灯。采用多椭球反射面和非球面透镜进行了近光灯的光学设计,在光学理论分析研究的基础上,采用ASAP光学设计软件进行仿真,建立了前照灯光学系统模型。 (2)基于半导体理论,建立了功率型白光LED的光-电-热学模型,进行了仿真。采用FDTD算法,分析了采用光子晶体结构对提高LED光引出效率的影响。基于热学理论,建立了基于热管散热技术的LED前照灯系统模型。 (3)在研究汽车用LED驱动电源的基础上,利用LED响应速度快的特点,初步研究了基于LED前照灯的智能控制与可见光通信,为新一代智能汽车智能照明进行了探索。 所设计的近光灯采用三颗多芯片封装功率型LED,实现投射式配光,消耗功率45W,光通量1620流明。远光灯采用2颗LED,消耗功率30瓦,光通量1080流明,而卤素灯近光需要55瓦,远光60瓦。光学测试结果符合课题组起草的LED前照灯国家标准。测试结果表明在环境温度为30度条件下,100mA电流条件下,结温为48摄氏度,在700mA额定电流下,结温测得为120摄氏度。 |
| 作者： | 高铁成 |
| 专业： | 微电子学与固体电子学 |
| 导师： | 姚素英 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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