【摘 要】
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以100 W向下照射的LED灯为研究对象,计算了在单纯导热、热辐射和导热耦合以及对流、热辐射和导热耦合3种情况下透镜的温度及热应力分布,并对透镜外表面特征点的温度变化进行
【机 构】
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中国科学院工程热物理研究所传热传质研究中心; 中国科学院大学;
【基金项目】
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国家重点研发计划(2017YFB0403200)
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以100 W向下照射的LED灯为研究对象,计算了在单纯导热、热辐射和导热耦合以及对流、热辐射和导热耦合3种情况下透镜的温度及热应力分布,并对透镜外表面特征点的温度变化进行了测量。研究了透镜封闭腔内空气热对流和表面热辐射对透镜温度分布的影响,分析了表面发射率对透镜中心温度的影响以及热膨胀系数对最大热应力的影响。实验结果表明:热对流对透镜温升的影响不足1%,热辐射对透镜中心温升的影响为13.3%。透镜中心温度随光源及透镜表面发射率近似呈线性变化,最大热应力也随热膨胀系数呈线性变化。最大热应力集中在透镜的边角处,而最大变形总位移却位于透镜中心。因此,在大功率LED透镜设计过程中,在满足光学要求的前提下,可考虑涂覆低发射率的涂层来降低透镜温度。同时,为减小热应力及热变形,应尽量避免边角结构,选择热膨胀系数较小的材料。
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