一体化照明灯电源温升计算及散热设计

作     者：杨坤 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马少华

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：一体化照明灯电源 损耗分析 温升计算 散热设计 

摘      要：一体化照明灯电源的功率密度不断提升,引发了电源的大量发热,降低了电源的寿命。同时,照明灯的LED芯片也是发热源,会与电源发热发生热耦合,加剧电源的发热。为了对电源进行散热,照明灯的外壳通常做成“百叶式的散热片结构。这种外壳结构使得照明灯的体积增大,限制了照明灯的应用场景。因此,对照明灯电源进行准确地温升计算和合理地散热设计,对提高电源的寿命和扩大照明灯的应用场景具有重要意义。本文研究对象为一体化照明灯开关电源(以下简称电源),其自身为发热源,且工作环境要求密封。针对其特殊的工作环境,开展以下工作:首先,分析照明灯的结构和LED的温升,确定照明灯的热源及分布情况,给出LED芯片结温的计算方法。对电源的工作原理及实际运行工况进行分析与计算,通过分析电源的拓扑结构和不同输出电流下的效率,对电源的运行工况进行求解。然后,利用经验公式对电源MOSFET的损耗进行理论分析和计算;利用经验公式结合软件仿真对电源变压器的损耗进行理论分析和计算。将损耗计算结果与软件仿真结合,对电源进行温度场仿真,得到照明灯的温度分布和电源各器件的准确温升值。对电源现有的散热设计进行分析,针对其散热结构存在体积大、易失效、维护成本高的问题,对电源进行散热设计。在考虑电源电磁兼容性能的基础上,使用模拟热退火算法对电源的器件热布局进行重新设计。重新设计电源变压器,使用平面变压器替代绕线式变压器,对电源变压器模块进行散热设计。最后,搭建实验平台,制作电源试验样机,对电源进行温升测量实验,验证温升计算结果的准确性和散热设计的有效性。为一体化照明灯电源的温升计算和散热设计研究提供了参考,具有一定的工程应用价值和指导意义。