机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计便携式LED灯具结构设计与分析.docx
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机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计便携式LED灯具结构设计与分析
三江学院
本科生毕业设计(论文)
题目便携式LED灯具结构设计与分析
高职院院(系)机械设计制造及其自动化专业
学生姓名陈晓峰学号G095152006
指导教师沈仙法职称讲师
指导老师工作单位三江学院
起讫日期2012.12.17-2013.4.5
摘要
本课题利用AutoCAD,Pro/E等相关专业绘图工具软件对LED灯具进行结构设计。
通过对LED光源的相关背景知识,历史,特性及发展状况等相关资料的查阅学习,以及对便携式LED灯结构设计、绘图,能够锻炼我的工程设计能力,巩固机械设计、公差测量、工程材料等方面的知识,熟悉和掌握相关的专业知识和计算机应用方面的知识。
收集、了解LED光源的相关背景知识,历史,特性及发展状况等情况。
利用Pro/E,AutoCAD等相关专业绘图工具软件对LED灯具进行结构设计。
其主要的问题是如何设计出符合便携式要求及符合制造要求的相对美观的灯具结构。
首先收集相关信息资料,利用收集的资料对灯具结构进行粗设计。
为了使其更加直观及容易修改,利用Pro/E对其进行三维实体造型,其间对其尺寸、外型等进行不断的修正,使其逐步符合设计要求。
通过此次的设计更加深入了解LED灯具的内部结构和设计工艺,从而使设计的灯具更加高效,便携,节能。
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关键词:
LED;灯具;便携式;;Pro/E;;
Abstract
LED(LightEmittingDiode)light-emittingdiodethatisalightcanbeconvertedtoelectricalenergyanddiodecharacteristicswithelectronicdevices.LEDenergysaving,environmentalprotection,solidstructure,longlife,smallsize,highluminousefficiency,highcolor,lowvoltage,lowpowerconsumption.Sincethereisnoultravioletandinfraredspectra,neitherheatnorradiation,typicalofthegreenlighting,theuseofhighefficiency,longlife,security,stabilityandperformancelightingproducts,canimprovepeople'swork,studyandlivingconditionsquality.LEDlightinghasbecomeadevelopmentprospectsandinfluenceofahigh-techproducts.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
WedesignedLEDdrivepower,itisnecessarythatLEDcurrent,voltagecharacteristics,theLEDandLEDmanufacturerswithdifferentspecifications,currentandvoltagecharacteristicsaredifferent.Therefore,thedesignofthedrivepowergivenstrictrequirements.AccordingtoLEDcurrent,voltagecharacteristics,thecurrentsourceLEDdriverisidealdrive.Constantcurrentsourcedrivemode,LEDcurrentwillnotbetoohighvoltage,ambienttemperaturechangesandtheimpactofdiscreteLEDparameters,sothatitcanmaintainthecurrentconstant,givefullplaytotheexcellentcharacteristicsofLED.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
Inthisthesis,throughthedesignofaconstantcurrentdrivepowertodrivetheLED.Throughavarietyofelectroniccomponentsandelectroniccircuitconstantcurrentpowersupply,tomeetthedesignrequirements.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
Keywords:
LED;highefficiency;constantcurrentsourcedriver彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
第一章绪论
1.1设计课题的背景和特性
1.1.1研究的背景
由于LED越来越广泛地应用于照明产业,而且其具有发光效率高、耗电量小、使用寿命长、安全可靠性强、环保节能等优点,相比与传统的白炽灯、荧光灯等有明显的优势。
而近来LED的发光强度不断提高,已可用于实际照明中。
LED灯具代替普通照明灯具的时代也正在向我们走来。
在这样的大环境下,各大厂商也纷纷开始研制LED灯具。
本课题所设计的便携式LED灯具便是利用了LED结构小巧、节能等特点,在小巧易携带的条件下,亦能为人们提供一定的光亮,使人们在黑暗中行进、昏暗处阅读或在黑暗中作业等条件下能够方便地进行操作随着技术的发展,白光LED的发光效率也正在逐步提高,商品化的器件已达到白炽灯的水平,Nichia已推出100lm/W的白光LED,发光效率已与荧光灯的水平相当,并在稳步增长之中。
白光LED还具有无污染、寿命长、耐震动和抗冲击的鲜明特点,是LED产业中最被看好的新兴产品。
在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,白光LED在照明市场的前景备受全球瞩目。
高亮度白光LED的终极目标是实现新世纪照明。
根据Frost&Sullivan的统计,当前全球照明市场的年增长率约为5.5%,2000年市场规模达45亿美元。
业界一般认为,白光LED照明市场可望在2015年左右趋于成熟。
因此,各界都对白光LED寄以厚望,有“绿色照明光源”之称。
在照明市场方面,中国的电力不足问题加速了LED(发光二极管)取代传统的照明设施,2006年中国大陆的LED市场已达到160亿元人民币,而到2014年我们预计这个市场将达500亿元。
目前中国LED市场每年的增长速度是30%,欧盟、韩国、北美等照明大举投资中国LED产业,业内人士表示,国内政府节能、环保政策的相继出台,成为包括飞利浦、通用电气、首尔半导体在内的跨国企业的机遇和未来。
至此,我国半导体照明产业进入了自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。
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1.1.2LED光源特性
1、发光效率高。
LED经过几十年的技术改良,其发光效率有了较大的提升。
白炽灯、卤钨灯光效为12—24lm/W,荧光灯57—70lm/W,钠灯90—140lm/W,大部分的耗电变成热量损耗。
LED光效经改良后将达到50—200lm/W,而且其光的单色性好、光谱窄,无需过滤可直接发出有色可见光。
目前,世界各国均加紧提高LED光效方面的研究,在不远的将来其发光效率将有更大的提高。
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2、耗电量少。
LED的电能利用率高达80%以上,LED单管功率0.03—0.06W,采用直流驱动,单管驱动电压1.5—3.5V,电流15—18mA,反应速度快,可在高频操作。
同样照明效果的情况下,耗电是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一。
日本估计,如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯,每年可节约相当于60亿升原油。
以桥梁护栏灯为例,同样效果的一支日光灯40多瓦,而采用LED每支的功率只有8瓦,而且可以七彩变化。
当然,节能是我们考虑使用LED光源的最主要原因,也许LED光源要比传统光源昂贵,但是用一年时间的节能收回光源的投资,从而获得4—9年中每年几倍的节能净收益期。
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3、使用寿命长。
采用电子光场辐射发光,无灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。
LED灯体积小、重量轻,环氧树脂封装,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎。
平均寿命达10万小时。
LED灯具使用寿命可达5—10年,可以大大降低灯具的维护费用,避免经常换灯之苦。
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4、安全可靠性强。
发热量低,无热辐射,冷光源,可以安全触摸。
能精确控制光型及发光角度,光色柔和,无眩光;不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。
内置徽处理系统可以控制发光强度,调整发光方式,实现光与艺术结合。
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5、有利于环保。
LED为全固体发光体,耐震、耐冲击不易破碎,废弃物可回收,没有污染。
光源体积小,可以随意组合,易开发成轻便薄短小型照明产品,也便于安装和维护。
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1.2设计课题的概况
本课题利用AutoCAD,Pro/E等相关专业绘图工具软件对LED灯具进行结构设计。
通过对LED光源的相关背景知识,历史,特性及发展状况等相关资料的查阅学习,以及对便携式LED灯结构设计、绘图,能够锻炼我的工程设计能力,巩固机械设计、公差测量、工程材料等方面的知识,熟悉和掌握相关的专业知识和计算机应用方面的知识。
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1.3设计本课题的思路与解析
采用应用计算机辅助设计——CAD(ComputerAidedDesign)技术进行产品设计的一般流程如图1.1所示。
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现作说明如下:
1、CAD产品设计的过程一般是从概念设计、零部件三维建模到二维工程图。
有的产品特别是民用产品,对外观要求比较高(汽车、家用电器等),在概念设计以后,往往还需要进行工业外观造型设计。
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2、在进行零部件三维建模时或三维建模完成以后,根据产品的特点和要求,要进行大量的分析和其他工作,以满足产品结构强度、运动、生产制造与装配等方面的需求。
这些分析工作包括应力分析、结构强度分析、疲劳分析、塑料流动分析、热分析、公差分析与优化、NC仿真及优化、动态仿真等。
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3、产品的设计方法一般可分为两种:
自底向上(Down-Top)和自顶向下(Top-Down),这两种方法也可以同时进行。
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自底向上:
这是一种从零件开始,然后到子装配、总装配、整体外观的设计过程。
自顶向下:
与自底向上相反,它是从整体外观(或总装配)开始,然后到子装配、零件的设计方法。
4、随着信息技术的发展,同时面对日益激烈的竞争,企业采用并行、协同设计势在必行,只有这样,企业才能适应迅速变化的市场需求,提高产品竞争力,解决所谓的TQCS难题,即以最快的上市速度(T——TimetoMarket)、最好的质量(Q——Quality)、最低的成本(C——Cost)以及最优的服务(S——Service)来满足市场的需求。
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图1.1CAD产品设计一般流程
第二章低压电器材料的选择
2.1工程塑料的简介及性能特点
工程塑料是指可用作结构材料的塑料,该类塑料具有较宽
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