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近年来随着LED芯片及其封装生产工艺的迅速发展，LED光源的光学性能、热学性能、电学性能的不断提升，其高效环保、使用寿命长、响应快、小尺寸等优点相对于传统光源越加突显。LED的应用越加广泛，如智能手机、室内照明、汽车照明、特种灯具照明灯。大功率白光LED的最大发光效率也从单颗100lm/W逐渐提升到200lm/W以上，而且还在提升当中。LED灯具逐渐取代传统光源是必然的趋势。 LED最初应用范围较小，主要是由于蓝光LED的研发进展缓慢。而且LED发光亮度不足以及成本方面，使得LED除了在室内范围内，一直没有得到更大范围的应用。但随着技术的进步，LED在特种灯具上的应用越来越广泛了。 本论文依据《GB7256.1-1987》民用机场灯具技术条件通用要求与《MH5001-2006》民用机场飞行区技术标准，从而选择色度、光效和配光符合要求的Cree公司Xlamp ML-E型号的红光LED。首先通过设计抛物线反光杯，对每颗LED芯片设计光学系统。使用等效建模的方法建立光源光学模型，估计、设计模型的各项光学参数。之后，利用CAD三维设计软件ProE设计反光结构并进行优化，最后达到GB7256.1-1987对机场进近灯光系统跑道侧边灯的设计要求。论文中通过设计了一个光学系统方案，并进行一系列的优化，来满足标准的要求。再以之为基础进行进一步的热学研究分析。 LED光源发光光通量与结温度负相关，以及芯片温度对LED使用寿命的影响，工作平均温度越高，芯片使用寿命越短。所以如果不能够将LED工作时产生的热量及时有效散去，那么LED芯片性能会急剧下降甚至失效。因此，LED灯具的模拟仿真既需要考虑光学性能，也要对LED灯具的散热结构进行设计。在分析LED灯具的散热机理后，基于相关热传导理论的基础上，通过有限元热学分析软件，对筛选出的结构进行热学仿真。散热系统基于减少LED芯片和散热器之间连接物的思路，将LED芯片直接焊在有表面镀铜层的铝散热器之上。通过估算LED光源发热功率、散热器材料外壳属性以及对流散热系数等相关参数，模拟LED机场跑道侧边灯的散热性能，并且对比了实际应用于模拟参数估计的差异，并提出了相关的解决方案。