基于斯特林发动机的新型大功率led灯设计

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1、基于斯特林发动机的新型大功率LED灯设计廖仁武汉理工大学机电工程学院大功率LED灯具发热量大，且热量若不能及时散出将对灯具发光效率和寿命造成严重影响。而FI前对大功率LED灯具单纯采取降温措施，大量热量被排放至空气中，能量浪费巨大。对此本文提出将斯特林发动机技术应用于大功率LliD灯具上的方案，利用斯特林发动机回收利用WD灯的余热，提高灯具整体的能量利用率。该新型灯具不需额外耗能来降低结温温度，能奋效提高LED的效率并延长灯具的使用寿命。关键词：节能减排;LED;斯特林发动机;能量回收;DesignofANewHigh-powerLEDLightingBa

2、sedonStirlingEngineLIAORenTIANJia-chenQIWen-qianTheCollegeofMechanicandElectronicEngineering，WuhanUniversityofTechnology;Abstract：Thehigh-powcrLEDlightingbringslargeamountofheat,andheatwillcauseseriousimpacttotheluminousefficiencyandlifetimeofLED.Currentlythehigh-powerLEDlightings

3、implemeasurestocooldown,causinglargeamountofenergydischargedintotheairandwastinglotsofenergy.ThispaperproposesthesolutionofapplicatingtheStirlingengineinthehigh-powerLEDlighting,whichcouldimproveenergyutilizationbyutilizingStirlingenginerecyclingwastedheat.Thisnewlightingdocsnotne

4、edadditionenergytocooltheLEDjunction,canpromotetheefficiencyofLEDandlengthentheservicelifeoflightings.Keyword：energy-saving;LED;Stirlingengine;energy-recycling;0引言大功率LH）作为第四代电光源，赋有“绿色照明光源”之称，具有体积小、安全低电压、寿命长、电光转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性，己经被广泛应用于仪器仪表、计算机、汽车、电子玩具、通讯、自动控制以及军事等领域。据相关数据XZ1显

5、示，2007年全球照明市场LED的占有率为2%，2012年提升为11%，再到目前的17.6%,应用前景广阔。然而目前大功率LED能量利用率较低，以100W的LED路灯为例，输入功率仅有15%-20%£U转化为光用于输出照明，其余80%的能量转化为热能散失。并且产生的大量热量若不及时散出将严重影响灯具的使用，和关文献位1显示，LED芯片温度升高将对其造成以下影响：（1）工作电压减小，光强降低，光的波长变长；⑵降低1上1）驱动器效率、损伤磁性元件及输出电容器等的寿命，使UW期待期待可靠度降低；（3）降低LED的寿命，加速LED的光衰。LED照明系统的散热问题已

6、成为制约该项技术发展的主要障碍。当前大功率LED灯具的散热降温方案主要有:传统型材散热、风冷散热、水冷散热和热管散热等，如表1所示。然而，型材散热对于发热功率较大时散热效果不佳;风冷散热维修不便II稳定性不高;水冷散热装置体积较大II复杂;热管散热需有一端远离高温热源，使用不便。上述几种方案都有着一定的降温效果，但都有这各种的缺陷。而且这儿种方式都只以降温为目的，而将大量的能量浪费掉了。综上所述，拟设计出一种新型大功率LED灯具，既能将自身温度稳定在较低的水平，乂能回收利用这部分热能，提高灯具的发光效率和能量利用率同时乂增加LED的使用寿命。表1四类散热方

7、案1总体方案本文采用斯特林发动机来回收大功率（50W以上）LED灯具的余热并加以利用，在斯特林发动机以及热传导技术的基础上研宄开发出基于斯特林发动机的新型节能大功率LH）灯具。木项目整体结构如图1所示。设计内容主要体现在以下几个方面：（1）设计适应于UW灯具的斯特林发动机机械结构，充分冋收热能；（2）采用热管导热技术提升LED芯片与斯特林发动机之间传热速度，防止热量堆积；（3）设计合理稳定的灯具结构，采取模块化组装的方式，便于之后的检查维修；（4）设计智能化的控制电路系统，保证电能的合理利用以及灯具工作的稳定。2系统设计2.1机械部分2.1.1斯特林发动机

8、的设计斯特林发动机是一种将热能转化为机械能的装置，包含了热能发生系