新型太阳能路灯热分析与结构设计(编辑修改稿)

新型太阳能路灯热分析与结构设计(编辑修改稿)内容摘要：

且大功率 LED 路灯通电即达到正常亮度，无开灯延时现象。 便于实行智能控制，更加节能。 ○ 8安全。 LED 照明是一种固态照明，可以有效防振、防爆，对于类似振动比较大的高速公路和对安全性要求更高的隧道和矿井等尤其适用。 ○ 9优良的散热性能。 低热阻的结构设计与 良好的散热设计，保证了 LED 的 PN结结温不会超过 75℃，从而保证了 LED 的发光效率及工作寿命。 10 新型太阳能路灯热分析与结构设计 ⑩在灯具的光学系统内， LED 光源的光通量损失最小。 与传统光源不同， LED是半空间发光的光源。 LED 的发光体芯片尺寸很小，在进行灯具设计时基本上可以把它看做点光源，可按点光源光通量分布模型计算，比较简单。 ○11直流供电。 太阳能电池单体电压为 ~。 通过串、并联可获得各种直流电压的供电电源，而 LED的驱动也用直流电源，单管工作电压一般为 ~，也可通过串、并联使两者非常相配，可以省却太阳能光电照明系统中使用其他照明光源所必需的逆变器。 这样既可提高能源利用率，又可节约成本，还可改善系统可靠性。 ○12结构牢固。 太阳能电池组件是用平板玻璃和高分子材料密封而成，有的直接用高分子材料封装，整个系统没有转动部件。 LED 是用有机高分子材料封装的固体光源，其结构中没有玻璃泡、灯丝等易损坏的部件，是一种全固体结构，因此能经受振动、冲击，结构牢固。 2. LED 路灯的缺点 LED 功率低。 为了获得大功率 ， 要多个 并联使用。 LED 照射下显示的颜色没有白炽灯真实，这要从光谱分布上来分析，属于技术问题。 由于白光 LED 本身制造工艺上缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，容易造成 “ 黄圈 ” 问题。 照射均匀度问题。 如果不进行二次光学设计， LED的照射是比较集中， 所以一定要进行二次光学设计，使其光强分布 图呈蝙蝠形。 的光衰问题。 相比小功率 LED，大功率 LED 路灯的光衰就会要好很多。 6. 大功率的 LED 会释放大量热量， 而且发热后亮度会明显降低， 所以存在散热问 题。 第一章 绪论 11 发展新型 LED 路灯的意义 路灯照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，绿色、高效、长寿命的 LED 路灯逐渐走入人们的视野。 而大量高效、节能、环保的新型 LED 路灯的发展是符合全球节能环保的绿色大潮流，也符合我国十二五规划中提到的低碳生活。 新型 LED 路灯与传统路灯的对照如下表： 表 传统路灯与 LED 路灯数据对比 表 传统路灯与 LED 路灯五年总体费用比较 由此可见新型 LED 路灯真正地实现了低碳、高效、节能、环保。 在能源紧缺、环境恶化的现状下发展 LED路灯是保护环境、 保护全人类的重要举措。 12 新型太阳能路灯热分析与结构设计 第三章 设计必备软件介绍 proe 概述 proe 的简介 ： 图 proe 界面 1985 年， PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 诞生了。 经过 10余年的发展， Pro/ENGINEER 已经成为三维建模软件的领头羊。 目前已经发布了 Pro/ENGINEER。 PTC 的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理 等等。 Pro/ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。 下面就 Pro/ENGINEER 的特点及主要模块进行简单的介绍。 主要特性 有 ： Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。 这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程 第三章 设备必备软件介绍 13 文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。 全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 化造型： Pro/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。 这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。 例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。 通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 ：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。 为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程 师同时对同一产品进行开发。 数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER 独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 ： Pro/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“ 啮合 ” 、 “ 插入 ” 、 “ 对齐 ” 等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。 高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 ：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和 完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。 pro/E 的特点与功能 Pro/Engineer 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 1． 参数化设计和特征功能 Pro/Engineer 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，14 新型太阳能路灯热分析与结构设计 如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。 这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的 简易和灵活。 2． 单一数据库 Pro/Engineer 是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。 所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。 换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。 例如，一旦工程详图有改变， NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。 这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。 这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 3. Pro／ Engineer Pro/Engineer 是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。 Pro/Engineer 是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用这种手 段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。 这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。 这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。 造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印机。 Pro/Engineer 还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换 格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer 软件的其它模块或自行利用 C 语言编程，以增强软件的功能。 它在单用户环境下 (没有任何附加模块 )具有大部分的设计能力，组装能力 (人工 )和工程制图能力 (不包括 ANSI， ISO， DIN或 JIS 标准 )，并且支持符合工业标准的绘图仪 (HP， HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。 Pro/Engineer 功能如下： 1． 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； 第三章 设备必备软件介绍 15 2． 参数化（参数 =尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； 3． 通过零件 的特征值之间，载荷 /边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 4． 支持大型、复杂组合件的设计 (规则排列的系列组件，交替排列， Pro／PROGRAM 的各种能用零件设计的程序化方法等 )。 5． 贯穿所有应用的完全相关性 (任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动 )。 其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro／ ENGINEER 的基本功能。 EFDpro 概述 FloEFDpro 是 无缝嵌入 proe 环境的工程化的流体 /传热分析件 .EFDpro基于与传统 CFD 软件相同的理论基础 , 但是却提供全新的应用思想； ○ 无缝集成 Pro/ENGINEER ○2 .直接应用 Pro/ENGINEER 模型 ○3 .自动探测固体之外的流体区域 1. FloEFD 的优势： ○1 .FloEFD 有 强大的求解能力 ○2 . 工程化用户界面 ○3 .智能矩形化自适应网格生成 ○4 . 修正的壁 面函数 ○5 .层流 过渡 湍流模拟 ○6 .自动判定层流区 ,过渡区 , 湍流区 ,无需指定流动特征 ○7 .自动收敛控制 :收敛性非常强，求解可靠 一次求解成功 . ○8 . “ WhatIf” 分析 16 新型太阳能路灯热分析与结构设计 ○9 .支持多 CPU 分析的多设计方案 ,同时可以对结果进行分析比较 ,选择优势设计方案 2..典型电子系统设计所需材料 . ： Alloys, Ceramics, Glasses amp。 Minerals, Laminates, Metals, Polymers and Semiconductors. IC 封装提供特殊的单热阻库 . ： Bergquist, Chomerics, Dow Corning and Thermagon. 第三章 设备必备软件介绍 17 18 新型太阳能路灯热分析与结构设计 第四章 LED 路灯结构设计 新型太阳能 LED 路灯光伏系统设计 新型太阳能 LED 路灯光伏系统设计要素 1. 新型太阳能 LED 路灯系统 新型太阳能 LED 路灯系统是指采用太阳能作为能源，半导体 LED 作为光源，路灯开启和关闭实行智能化管理的全新环保、绿色照明。 太阳能 LED 路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更多。 完整的太阳能 LED 照明系统主要有以下 5部分组成： ○1 太阳能电池板。 太阳能电池板是在有阳光时用来产生电能的，发电功率要根据照明用电的功率和照明时间来计算。 ②蓄电池。 蓄电池的作用是把有阳光时太阳能电池产生的电存储起来，供没有阳光时使用。 蓄电池的 容量要根据太阳能电池板的功率和 LED 灯的功率以及照明时间来决定。 ③太阳能充电控制器。 太阳能充电控制器的功能是在阳光充足、光照时间长时控制充电程度，电池充满即停止充电，不便蓄电池过充损坏，以保护蓄电池，延长其使用寿命。 ④ LED 驱动器。 这是系统的核心控制电路。 它的功能有三个： ●完成 LED 的恒流驱动控制，便流过 LED 的电流不随蓄电池的电压变化。 ●具有光控功能，天亮时自动关灯，天黑时自动开灯。 ●低电压保护。 当电池电压下降到 10. 8V 时输出关闭，以免过放电损坏蓄电池。 ○5 LED 照明灯。 LED 照明灯具有光效高、寿命成等优点，目前，用于路灯的 LED光源是由多只 LED 组合而成的模组结构。 2. 太阳能 LED路灯设计所需的数据 第五章 LED 路灯热分析及散热结构设计 19 太阳能 LED 路灯的设计思路也可依据一般的太阳能发电系统，先确定太阳能电池组件的功率，然后计算蓄电池的容量。 但太阳能 LED路灯又有其特殊性，需要确保系统工作的稳定与可靠，所以在设计时需要特别注意。 ○ 1太阳能供电系统在哪个地区使用、该地日光辐射情。