LED灯丝的空间光分布及热分析

【摘要】：作为第四代照明产品LED,有节能、环保、体积小、寿命长等优点,正逐步取代现有照明产品。为了符合人们的传统照明习惯,LED灯丝灯应运而生,亦称为全周光LED灯丝,它采用透明支架进行封装,能够实现3600全角度出光。本文主要对LED灯丝灯封装的散热性能和发光性能分别进行了研究,对于灯丝的设计具有一定的指导价值。因为越来越多的国家开始推行禁止使用白炽灯的规划,钨丝白炽灯将会消失,LED灯丝灯将逐步代替钨丝白炽灯。但是,目前散热问题成为影响LED寿命、光效、光衰和色温等技术参数的重要因素。本文分析了不同芯片排布方式下的LED灯丝的散热性能。对等间距、等差数列、斐波那契数列三种芯片分布方式进行了有限元ANSYS热学仿真,并进行了实验验证。研究结果表明,斐波那契数列和等差数列的芯片分布的散热性能远远优于传统等间距芯片分布,且斐波那契数列分布下的LED灯丝的基板中部温度最低。此外,针对现有市场LED灯丝灯在空间光强分布的不均匀性的缺点,本文提出了三种新型的LED灯丝,这些结构的LED灯丝灯均具有不唯一性和很好的拓展性。最后本文利用TRACEPRO软件对本文所提出的LED灯丝结构进行光学模拟仿真,分析其配光曲线和底部接受面照度分布,均很好的证实本文提出的LED灯丝结构能够使得空间光场分布均匀性大大提高的特点,实现LED灯丝多层次立体均匀发光的设计理念。本文最后一个章节介绍了LED柔性灯丝灯,现有市面上大多数为基板为螺旋结构的LED柔性灯丝,柔性线路板可伸缩弯曲变形,以此LED芯片串联或并联发光时,呈现出多角度、多层次立体均匀发光的特点,拓展性强,但存在发光不均匀存在死角的情况。本文在此基础上设计了两种螺旋柔性LED灯丝灯,并且以此为基础提出了一种灯珠呈螺旋分布的LED灯丝灯。三种螺旋结构LED灯丝以此实现LED灯丝条的4π角度发光,大大提高了LED灯丝条光场空间分布的均匀性,实现多角度、多层次立体发光,保护人眼视力,符合照明设计理念。