聲光控led照明燈畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　聲光控LED照明燈</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)主要介紹的是關(guān)于聲光控的電路設(shè)計(jì)。聲光控是通過(guò)光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)光敏電阻在背光的的時(shí)候LED燈就會(huì)慢慢的熄滅，即這時(shí)也是人走過(guò)了的時(shí)候。當(dāng)人走過(guò)是只需用手輕排一下LED燈就會(huì)自動(dòng)的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相

2、應(yīng)的方便，同時(shí)，也達(dá)到了節(jié)電和節(jié)能的目的；延長(zhǎng)燈的壽命。在實(shí)際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動(dòng)化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：與非門放大，光敏二極管，可控開關(guān)，延遲電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………i</p><p>　　緒論

3、……………………………………………………………………1</p><p>　　1 聲光控LED照明燈綜述…………………………………………………2</p><p>　　1.1課題研究的目的和意義…………………………………………………………2</p><p>　　1.2選擇LED等的原因…………………………………………………………2</p><p>

4、;　　1.2.1 LED燈的發(fā)展歷史…………………………………………………………2</p><p>　　1.2.2 選擇LED燈的優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………3</p><p>　　2關(guān)于LED的介紹………………………………………………………………5</p><p>　　2.1 LED的發(fā)光原理與特性…………………………………………………………5

5、</p><p>　　2.1.1 LED燈發(fā)光原理…………………………………………………………5</p><p>　　2.1.2 LED的特性………………………………………………………………5</p><p>　　2.2 LED的主要參數(shù)……………………………………………………………6</p><p>　　2.2.1主要參數(shù)………………………

6、……………………………………………6</p><p>　　2.2.2 LED電學(xué)特性………………………………………………………………6</p><p>　　2.2.3最大允許功耗PFm…………………………………………………………7</p><p>　　2.2.4響應(yīng)時(shí)間……………………………………………………………………7</p><p>　

7、　3總體方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………9</p><p>　　3.1總體方案………………………………………………………………………9</p><p>　　3.1.1課題分析………………………………………………………………9</p><p>　　3.1.2方案論證………………………………………………………………9</p>&

8、lt;p>　　3.2方案選擇…………………………………………………………………… 10</p><p>　　3.2.1電路的工作原理………………………………………………………10</p><p>　　3.2.2聲光控電路的選擇……………………………………………………10</p><p>　　3.2.3照明電路的選擇………………………………………………………11

9、</p><p>　　4焊接電路…………………………………………………………………13</p><p>　　4.1元件焊接…………………………………………………………………13</p><p>　　4.2焊接的質(zhì)量檢查…………………………………………………………………13</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………

10、…………………14</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………15</p><p>　　附錄：電路原理圖……………………………………………………………16</p><p>　　謝辭…………………………………………………………………………17</p><p><b>　　緒論</b>

11、;</p><p>　　21世紀(jì)新光源，使得它越來(lái)越多地用在彩燈裝飾和照明領(lǐng)域。未來(lái)白光LED發(fā)光二極管的市場(chǎng)規(guī)模與應(yīng)用將無(wú)限寬廣，并將進(jìn)入一般家庭，取代各種傳統(tǒng)的室內(nèi)外照明燈具。LED最大的特點(diǎn)在于無(wú)須暖燈時(shí)間、開關(guān)次數(shù)對(duì)壽命無(wú)影響、反應(yīng)速度快(約在10-9秒)、安全而且光源控制成本低，使頻繁開關(guān)成為可能，及運(yùn)用于聲光控?zé)羯系淖罴压庠础?</p><p>　　在地球資源日漸衰竭的今日，環(huán)

12、保、節(jié)能是當(dāng)今各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心，尤其是需要消耗大量電力的照明產(chǎn)業(yè)，在燈種的研發(fā)上，更是趨向環(huán)保、節(jié)能的特性上著眼。因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、顯色指數(shù)高、環(huán)保的光源對(duì)居家照明節(jié)能具有十分重要的意義。由此LED燈的諸多優(yōu)點(diǎn)在未來(lái)有可能取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備，尤其是白光LED，更被燈飾界寄以厚望，是照明產(chǎn)品的新興光源，有[綠色照明]光源之稱，未來(lái)將光芒耀眼，發(fā)展?jié)摿o(wú)限。白光LED具有體積小、發(fā)熱量低、壽命長(zhǎng)、耗電量小、反應(yīng)速度快等眾多優(yōu)

13、點(diǎn)，卻無(wú)白熾鎢絲燈泡高耗電、發(fā)熱量大，光效能低，易碎及螢光粉燈廢棄物含汞污染環(huán)境等缺點(diǎn)，因此十分被燈飾業(yè)者看好。 因此，人們認(rèn)為這是跨世紀(jì)的值得關(guān)注的電子革命大事，它既是科技專家爭(zhēng)先搶占的高新技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)，又是企業(yè)家獲得巨大利潤(rùn)的戰(zhàn)場(chǎng)。半導(dǎo)體節(jié)能聲光控照明燈在各個(gè)領(lǐng)域的新系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究等方面顯示出了強(qiáng)有力的推廣和應(yīng)用前景。</p><p>　　聲光控電路已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚恍枰?/p>

14、開關(guān)，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)自動(dòng)的亮；廣泛應(yīng)用于走廊、樓道招待所等公共場(chǎng)所，給人們的生活、帶來(lái)極大的方便。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。聲光控電路是聲音和光控制電路工作的電子開關(guān)。它將聲音（如擊掌聲）和光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)放大、整形，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)去控制各種電器的工作，在自動(dòng)控制工業(yè)電器和家用電器方面有著廣泛的用途。由于，本電路廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中，所以，有很大的重用作用。該電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用LED作為發(fā)光裝備，較白熾燈LED具有更高的發(fā)光效率，

15、更低的耗電量，使用壽命也更長(zhǎng)，在城市亮燈工程和家居照明當(dāng)中起到了非常好的效果，在當(dāng)前能源緊缺的環(huán)境下，LED節(jié)能技術(shù)將成為一項(xiàng)很重要的發(fā)展方向。 </p><p>　　1聲光控LED照明燈綜述</p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　研究目的：通過(guò)這次的課題研究我們希望在理清它的發(fā)展脈絡(luò)上進(jìn)一步了解它的發(fā)明原理，將平時(shí)所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到

16、實(shí)驗(yàn)探索上，這對(duì)提高我們的動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)，及鍛煉思維活動(dòng)無(wú)疑是一個(gè)莫大的幫助。同時(shí)我們也希望這次的研究能讓同學(xué)進(jìn)一步地了解照明燈，而不是僅局限與課本知識(shí)以內(nèi)。從小的突破點(diǎn)入手，掌握又一項(xiàng)科技知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)課堂外的又一次提高,為現(xiàn)代教育科學(xué)盡一份力量！</p><p>　　研究意義：用聲光控延時(shí)開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過(guò)樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時(shí)，樓道燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，提供照明

17、，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時(shí)幾分鐘后會(huì)自動(dòng)熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會(huì)亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時(shí)開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場(chǎng)所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種樓房走廊的照明設(shè)備。 降低能耗、節(jié)約能源、注重環(huán)保是當(dāng)今世界的主潮流，高能耗且會(huì)加劇溫室效應(yīng)的白熾燈越來(lái)越不受歡迎。未來(lái)LED必定是主流。</p><p>　　

18、1.2 選擇LED燈的原因</p><p>　　1.2.1 LED燈的發(fā)展歷史</p><p>　　LED是一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，材料使用III-V族化學(xué)元素[如：磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等]，發(fā)光原理是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能，也就是對(duì)化合物半導(dǎo)體施電流，透過(guò)電子與電洞的結(jié)合，能量會(huì)以光的形式釋出，形成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，理論壽命長(zhǎng)達(dá)十萬(wàn)小時(shí)以上。

19、最早LED光源問(wèn)世于20世紀(jì)60年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是砷磷化鎵（GaAsP），發(fā)紅光（=λp650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為20毫安時(shí)，光通量只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素銦（In）和氮（N），使LED產(chǎn)生綠光（λp=555nm），黃光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1lm/W。到了80年代初，出現(xiàn)了砷鋁化鎵（GaAlAs）的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10lm

20、/W。LED具有體積小、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信號(hào)指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，近年來(lái)又生產(chǎn)出用超高亮白光LED發(fā)光二極管組裝的照明燈。與傳統(tǒng)的照明燈</p><p>　　LED聲光控?zé)羰羌癓ED燈和聲光控電路為一體，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)，燈口采用國(guó)標(biāo)E27。LED采用高亮度白光LED，單顆亮度6

21、 lm以上，色溫6500-7500，總能耗為2.5 W相當(dāng)于40 W白熾燈的亮度。聲光控電路是集聲學(xué)、光學(xué)和延時(shí)技術(shù)為一體組成的自動(dòng)照明開關(guān)，白天或光線較強(qiáng)時(shí)，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)光線黑暗時(shí)或晚上來(lái)臨時(shí)，開關(guān)進(jìn)入預(yù)備工作狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)來(lái)人有腳步聲、說(shuō)話聲、拍手聲等聲源時(shí)，開關(guān)自動(dòng)打開，燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)了“人來(lái)燈亮，人去燈熄”，杜絕了長(zhǎng)明燈，使得LED聲光控?zé)舻湍芎?、長(zhǎng)壽命。</p>&

22、lt;p>　　1.2.2 LED燈的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　LED具有發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠性強(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　(1)發(fā)光效率高</b></p><p>　　LED經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。白熾燈、鹵鎢燈光效為12-24 lm/W，熒光燈50-70 lm/W，鈉燈90

23、-140 lm/W，大部分的耗電變成熱量損耗。LED光效經(jīng)改良后將達(dá)到100-200 lm/W，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見光。目前，世界各國(guó)都加緊了提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大提高。 </p><p><b>　　(2)耗電量少</b></p><p>　　LED的反應(yīng)速度快，可在高頻操作,同樣明效果的情況下，耗

24、電量是白熾燈的八分之一，熒光燈管的二分之一。日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一般的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約資源相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈而言，同樣效果的一只日光燈40W，而采用LED每只的功率只有8W，而且可以七彩變化。</p><p><b>　　(3)使用壽命長(zhǎng) </b></p><p>　　LED采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、

25、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。單個(gè)LED發(fā)光二極管，當(dāng)亮度減半時(shí)，理論壽命可達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5-10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。而且，LED照明器材的整體封裝材料</p><p>　　(如燈帶塑料和燈殼)在日曬雨淋下容易損壞，也直接影響LED照明器材的整體壽命。 </p><p

26、>　　(4)安全可靠性強(qiáng) </p><p>　　LED發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射，冷光源，可以安全接觸；能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無(wú)眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)；內(nèi)置微處理器可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)的結(jié)合。LED尺寸小、重量輕、不易破碎、防震以及24V的工作電壓等特點(diǎn)，所以在各種環(huán)境下都顯得十分安全可靠。 </p><p><b>　　(5

27、)環(huán)保 </b></p><p>　　LED為全固體發(fā)光體，抗震動(dòng)、耐沖擊、不易破碎、廢棄物可回收,沒(méi)污染。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。當(dāng)然，節(jié)能也是我們考慮使用LED的主要原因，也許LED光源要比傳統(tǒng)光源昂貴，但是用一年時(shí)間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4至9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。如果應(yīng)用在夜景照明，可以以簡(jiǎn)潔明快的夜景照明方式突出建筑物的形狀特點(diǎn)

28、和使用功能，充分體現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)風(fēng)格及意圖；通過(guò)相鄰面間的亮度變化和顏色差異，突出建筑物的輪廓，保證建筑物的完整性并具有良好的立體感；避免大量使用大功率投光燈，以減少眩光和由此產(chǎn)生的光污染，使燈光對(duì)環(huán)境的干擾降低到最小值。</p><p><b>　　(6)其他 </b></p><p>　　LED光源除了無(wú)汞、節(jié)能、節(jié)材、對(duì)環(huán)境無(wú)電磁干擾、無(wú)有害射線五項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)之外，在

29、照明領(lǐng)域中，特別是在景觀照明中，還有很多優(yōu)勢(shì)。如： </p><p>　　低壓供電——無(wú)高壓環(huán)節(jié)，為了絕緣的開銷要小得多，可靠性高。 </p><p>　　附件簡(jiǎn)單——無(wú)啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器或超高壓變壓器。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單——具有固體光源的最大優(yōu)點(diǎn)，不充氣，無(wú)玻璃外殼，無(wú)氣體密封問(wèn)題，耐沖擊。 </p><p>　　可控性好——響應(yīng)時(shí)

30、間快（微秒數(shù)量級(jí)），可反復(fù)頻繁亮滅，基本無(wú)惰性，不會(huì)疲倦。 </p><p>　　色彩純厚——由半導(dǎo)體PN結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚。 </p><p>　　色彩豐富——三基色加數(shù)碼技術(shù)，可演變?nèi)我馍省?lt;/p><p>　　輕質(zhì)結(jié)構(gòu)——節(jié)材，節(jié)約費(fèi)用；對(duì)燈具強(qiáng)度和剛度要求很低。</p><p>　　2 關(guān)于LED的介紹</p>

31、<p>　　2.1 LED燈的發(fā)光原理與特性</p><p>　　2.1.1 LED的發(fā)光原理</p><p>　　（1）LED燈的發(fā)光原理</p><p>　　發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由

32、三部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。</p><p>　　（2）LED燈的發(fā)光機(jī)理</p><p>　

33、　PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘，當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降，P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會(huì)出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴(kuò)散，構(gòu)成對(duì)P區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結(jié)發(fā)光的原理。 </p><p>　?。?）LED燈的發(fā)光效率</p><p>　　一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內(nèi)部量子效

34、率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內(nèi)部量子效率，其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì)）、組件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子，在經(jīng)過(guò)組件本身的吸收、折射、反射后，實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。因此，關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是

35、整個(gè)組件的發(fā)光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率，主要方法是通過(guò)提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu)，使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而間接提高LED的發(fā)光效率，從而可獲得70%左右的理論內(nèi)部量子效率，但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內(nèi)部量子效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是：晶粒外型的改變——TIP結(jié)構(gòu)，表面粗化

36、技術(shù)。</p><p>　　2.1.2 LED的特性</p><p>　　（1）LED燈的光學(xué)特性</p><p>　　LED提供的是半寬度很大的單色光，由于半導(dǎo)體的能隙隨溫度的上升而減小，因此它所發(fā)射的峰值波長(zhǎng)隨溫度的上升而增長(zhǎng)，即光譜紅移，溫度系數(shù)為+2~3A。LED發(fā)光亮度L與正向電流 近似成比例, K為比例系數(shù)。電流增大，發(fā)光亮度也近似增大。另外發(fā)光亮度也與

37、環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度高時(shí)，復(fù)合效率下降，發(fā)光強(qiáng)度減小。 </p><p>　?。?）LED燈電氣特性</p><p>　　電流控制型器件，負(fù)載特性類似PN結(jié)的UI曲線，正向?qū)妷旱臉O小變化會(huì)引起正向電流的很大變化（指數(shù)級(jí)別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實(shí)際使用中，應(yīng)選擇 LED正向電壓隨溫度升高而變小，具有負(fù)溫度系數(shù)。LED消耗功率 ，一部分轉(zhuǎn)化為光能，這是我們需要的。剩下的就

38、轉(zhuǎn)化為熱能，使結(jié)溫升高。</p><p>　?。?）LED熱學(xué)特性</p><p>　　小電流下，LED溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高，LED的主波長(zhǎng)就會(huì)紅移，亮度會(huì)下降，發(fā)光均勻性、一致性變差。尤其點(diǎn)陣、大顯示屏的溫升對(duì)LED的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以散熱設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。 </p><p>　　2.2 LED的主要參數(shù)</p><p>　　

39、LED是利用化合物材料制成pn結(jié)的光電器件。它具備pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V特性、C-V特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。 </p><p>　　2.2.1 主要參數(shù)</p><p>　　普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，而發(fā)光的波長(zhǎng)又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材料。紅色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為650~700nm，琥珀色發(fā)光二極管的

40、波長(zhǎng)一般為630~650 nm ，橙色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為610~630 nm左右，黃色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為585 nm左右，綠色發(fā)光二極管的波長(zhǎng)一般為555~570 nm。</p><p>　　2.2.2 LED電學(xué)特性</p><p>　　I-V特性表征LED芯片pn結(jié)制備性能主要參數(shù)。LEDI-V的特性具有非線性、整流性質(zhì)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻

41、。</p><p><b>　　（1）正向死區(qū)</b></p><p>　?。▓Doa或oa′段）a點(diǎn)對(duì)于V0為開啟電壓，當(dāng)V＜Va，外加電場(chǎng)尚克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢(shì)壘電場(chǎng)，此時(shí)R很大；開啟電壓對(duì)于不同LED其值不同，GaAs為1V，紅色GaAsP為1.2V，GaP為1.8V，GaN為2.5V。 </p><p><b>　?。?

42、）正向工作區(qū)</b></p><p>　　電流IF與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系 </p><p>　　IF=IS(eqVF/KT–1) IS為反向飽和電流。 </p><p>　　V＞0時(shí)，V＞VF的正向工作區(qū)IF隨VF指數(shù)上升IF=ISeqVF/KT </p><p><b>　　圖2-1 特性曲線</b><

43、;/p><p><b>　　（3）反向死區(qū)</b></p><p>　　V＜0時(shí)pn結(jié)加反偏壓 </p><p>　　V= -VR時(shí)，反向漏電流IR（V=-5V）時(shí)，GaP為0V，GaN為10uA。 </p><p><b>　?。?）反向擊穿區(qū)</b></p><p>　　V＜

44、-VR，VR稱為反向擊穿電壓；VR電壓對(duì)應(yīng)IR為反向漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增加使V＜-VR時(shí)，則出現(xiàn)IR突然增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。 </p><p>　　2.2.3 最大允許功耗PFm</p><p>　　當(dāng)流過(guò)LED的電流為IF、管壓降為UF則功率消耗為:</p><p><b>　　P=U

45、F×IF</b></p><p>　　LED工作時(shí)，外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光，還有一部分變?yōu)闊幔菇Y(jié)溫升高。若結(jié)溫為Tj、外部環(huán)境溫度為Ta，則當(dāng)Tj＞Ta時(shí)，內(nèi)部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為:</p><p>　　P=KT（Tj–Ta）</p><p>　　2.2.4 響應(yīng)時(shí)間</p><

46、p>　　響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢?，F(xiàn)有幾種顯示LCD（液晶顯示）約10.3~10.5S，CRT、PDP、LED都達(dá)到10.6~10.7S（μs級(jí)）。</p><p>　　響應(yīng)時(shí)間從使用角度來(lái)看，就是LED點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間。</p><p>　　響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。 </p><p>　　不同材料制得的

47、LED響應(yīng)時(shí)間各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其響應(yīng)時(shí)間小于10.9S，GaP為10.7S。因此它們可用在10~100MHZ高頻系統(tǒng)。</p><p><b>　　3總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 總體方案</b></p><p>　　3.1.1 課題分析</p>&l

48、t;p>　　整流、穩(wěn)壓二極管；話筒；光敏二極管；可控硅開關(guān)等。能夠通過(guò)調(diào)節(jié)電阻和電容的大小來(lái)改變燈亮的時(shí)間長(zhǎng)短，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就應(yīng)該減小電阻或電容的值，反之則增大。光敏二極管和話筒的高度也會(huì)使燈的時(shí)間受到影響。聲光控節(jié)電開關(guān),在白天或光線較亮?xí)r,節(jié)電開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài),燈不亮；夜間或光線較暗時(shí)，節(jié)電開關(guān)呈預(yù)備工作狀態(tài)，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)該開關(guān)附近時(shí)，腳步聲、說(shuō)話聲、拍手聲等都能開啟節(jié)電開關(guān)。燈亮后經(jīng)過(guò)40秒左右的延時(shí)節(jié)電開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉，燈滅。原理

49、圖說(shuō)明：220V的燈充電直接整流。在輸入端串聯(lián)LED照明電路，輸出端接可控硅（負(fù)載）供電電路穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路是給話筒放大，可以把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并放大，然后，經(jīng)過(guò)音頻放大器使信號(hào)達(dá)到足夠大；檢波音頻信號(hào)的正半周，即：把音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。經(jīng)過(guò)延時(shí)電路以后送到控制電路，由控制電路去控制可控硅，若可控硅斷開，則整流電路負(fù)載斷開，若導(dǎo)通，則整流電路負(fù)載導(dǎo)通。光敏控制電路把光照變成電信號(hào)，從而去控制音頻信號(hào)往后邊輸送情況?？梢姡罕倦娐?/p>

50、LED照明電路要受可控硅的控制，可控硅受話筒取得的音頻信號(hào)和光敏電阻的控制，從而可以實(shí)現(xiàn)聲控和光控；燈亮的時(shí)間由延時(shí)電路的時(shí)間長(zhǎng)度決定。</p><p>　　LED照明電路220V供電，由于LED比普通的白熾燈、節(jié)能燈更具有節(jié)能效果，二期發(fā)光率高，所以本設(shè)計(jì)選擇LED（發(fā)光二極管）。先經(jīng)過(guò)C1，C2阻容降壓，其中R2為泄壓電阻，C1為 降壓電容，其耐壓為400V以上。之后經(jīng)W1橋式整流塊輸出直流電，再經(jīng)R4限流后

51、，送給5只一串的LED而阻容降壓接LED的負(fù)載不是純電阻，而是近似穩(wěn)壓管特性，按其原理圖參數(shù)選擇原件，流經(jīng)LED的電流大約為13毫安。C2是濾波電容，可以防止開燈瞬間時(shí)的大電流對(duì)LED的沖擊。R1是NTC熱敏電阻，當(dāng)電路出現(xiàn)意外狀況導(dǎo)致電流增大時(shí)，其阻值增大，促使電流降低，從而起到保護(hù)作用。</p><p>　　3.1.2 方案論證</p><p>　　整流電路采用橋式整流電路，二極管穩(wěn)壓

52、電路加上濾波電容和電阻?？煽毓栝_關(guān)起開關(guān)作用，非常重要，由這個(gè)開關(guān)去控制整流電路的工作與否，從而控制燈的亮和熄。為實(shí)現(xiàn)聲控功能，要設(shè)制話筒放大電路，主要是由話筒拾音電路（就是把聲音信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)電路，由于聲音微小，所以加放大電路）和放大電路組成。光敏控制電路實(shí)現(xiàn)光控的功能，可以有光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。音頻放大電路 因話筒輸出的音頻信號(hào)小，不能滿足檢波的需要，設(shè)制二極管音頻放大電路，倍數(shù)幾千上萬(wàn)倍。檢波電路音頻信號(hào)是交流信號(hào)，不用交流信號(hào)控制可

53、控硅，需轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，才能控制可控硅，因是小信號(hào)，要反映信號(hào)的蜂值電路線變化。延遲電路在燈點(diǎn)亮?xí)r需要有延遲，檢波輸出直流電壓通過(guò)延遲電路是電壓消失，保持一段時(shí)間，所保持時(shí)間的長(zhǎng)短由延遲電路的參數(shù)決定，實(shí)際上延遲電路由RC電路組成，時(shí)間常數(shù)τ=RC，這是可控制電壓?？刂齐娐?是控制可控硅柵極的開關(guān)電路，它的輸入由延時(shí)端的延時(shí)電路送來(lái)的電壓控制，輸出控制可控硅的導(dǎo)通情況。由于LED比普通的白熾燈、節(jié)能燈更具有節(jié)能效果，二期發(fā)光率高，所以本

54、設(shè)計(jì)選擇LED（發(fā)光二極管）。</p><p>　　論證方案：聲源產(chǎn)生的聲音信號(hào)，經(jīng)聲電轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大后送處理器處理，處理器將幅度、頻率不盡相同的一群聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)延時(shí)處理電路達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)間與設(shè)計(jì)要求功能，經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接控制負(fù)載動(dòng)作。</p><p><b>　　3.2 方案選擇</b></p>

55、<p>　　3.2.1 電路的工作原理</p><p>　　聲光控延時(shí)開關(guān)的電路原理圖見圖三所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門IC1A-IC1D，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高。 為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電二極管等元件組成光控電路，r9和D5組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí)，光敏二極管的壓降很大，D5兩端的電壓高，即為高電

56、平間t=2πr8c1，改變r(jià)9或c1的值，可改變延時(shí)時(shí)間，滿足不同目的。ICI3和ICID4構(gòu)成兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形。當(dāng)c2充電到一定電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)與非門ICIC、ICID后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通，電子開關(guān)閉合；c2充滿電后只向r2放電，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過(guò)程。</p><p>　　二極管D1～D4將交流2

57、20V進(jìn)行橋式整流，變成脈動(dòng)直流電，又經(jīng)r1降壓，D6濾波后即為電路的直流電源，為bm、vt、ic等供電。直流穩(wěn)壓電源的組成框圖各種電器設(shè)備內(nèi)部均是由不同種類的電子電路組成，電子電路正常工作需要直流電源，為電器設(shè)備提供直流電的設(shè)備稱為直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源可以將200V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定不變的直流電壓。</p><p>　　3.2.2 聲光控電路的選擇</p><p>　　聲控電

58、路由可控硅、話筒MIC及聲控電路，LED燈負(fù)載RL與可控硅串接后與電源相連，話筒將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，聲控電路通過(guò)聲音信號(hào)控制可控硅的導(dǎo)通狀態(tài)，放大有與非門完成。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)，當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時(shí)產(chǎn)生空穴，電子—空穴對(duì)的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強(qiáng)，光生電子—空穴對(duì)就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過(guò)光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，

59、電子-空穴對(duì)逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。</p><p><b>　　聲光控電路的選擇：</b></p><p>　　圖3-1 聲光控電路圖</p><p>　　3.2.3 照明電路的選擇</p><p>　　LED的發(fā)光原理是利用半導(dǎo)體中的電子和電洞結(jié)合而發(fā)出光子，不同於燈泡需要在3000度以上的高溫

60、下操作，也不必像日光燈需使用高電壓激發(fā)電子束，LED和一般的電子元件相同，只需要2～4V的電壓，在常溫下就可以正常動(dòng)作，因此其壽命也比傳統(tǒng)光源來(lái)得更長(zhǎng)。LED所發(fā)出的顏色，主要是取決於電子與電洞結(jié)合所釋放出來(lái)的能量高低，也就是由所用的半導(dǎo)體材料的能隙所決定。同一種材料的波長(zhǎng)都很接近，因此每一顆LED的光色都很純正，與傳統(tǒng)光源都混有多種顏色相比，LED可說(shuō)是一種數(shù)位化的光源。LED晶片大小可以因用途而隨意切割，常用的大小為0.3～1mm左

61、右，跟傳統(tǒng)的燈泡或日光燈相比，體積相對(duì)小得多。為了使用方便，LED通常都使用樹脂包裝，做成5mm左右的各種形狀，十分堅(jiān)固耐震。LED連接電路的常見形式串聯(lián)：這種電路需要電源提供較高的電壓。V總等于各LED的VF之和=VF1+VF2+VF 3+VF 4+VF</p><p>　　LED照明電路220V供電，先經(jīng)過(guò)C1，C2阻容降壓，其中R2為泄壓電阻，C1為 降壓電容，其耐壓為400V以上。之后經(jīng)W1橋式整流塊輸出

62、直流電，再經(jīng)R4限流后，送給5只一串的LED而阻容降壓接LED的負(fù)載不是純電阻，而是近似穩(wěn)壓管特性，按其原理圖參數(shù)選擇原件，流經(jīng)LED的電流大約為13毫安。C2是濾波電容，可以防止開燈瞬間時(shí)的大電流對(duì)LED的沖擊。R1是NTC熱敏電阻，當(dāng)電路出現(xiàn)意外狀況導(dǎo)致電流增大時(shí)，其阻值增大，促使電流降低，從而起到保護(hù)作用。</p><p><b>　　照明電路的選擇：</b></p>&

63、lt;p>　　圖3-2 LED照明電路</p><p><b>　　4焊接電路</b></p><p><b>　　4.1 元件的焊接</b></p><p>　　(1)元器件引出腳的上錫</p><p>　　即將元器件引出腳及焊片、焊盤等被焊物分別地預(yù)先用烙鐵搪上一層焊錫。這樣可以基本保證

64、不出現(xiàn)虛焊。在焊接操作中，一定要養(yǎng)成將元器件預(yù)先上錫的良好習(xí)慣。對(duì)于那些表面氧化、有污漬的引腳和有絕緣漆的線頭，上錫前還必須進(jìn)行表面的清潔處理，手工焊接時(shí)一般采用刮削的辦法處理。刮削時(shí)必須注意做到全面、均勻。尤其是處理那些小直徑線頭時(shí)，不能在刮削的起始部位留下傷痕。較粗的引出腳可以壓在粗糙的工作臺(tái)板的邊緣上邊轉(zhuǎn)邊刮，細(xì)線頭則應(yīng)該夾在刀片和手指之間進(jìn)行。</p><p>　　(2)LED焊接的方法</p>

65、;<p>　　LED的長(zhǎng)引腳是正極，短引腳是負(fù)極。因?yàn)長(zhǎng)ED是低壓低電流的高敏感的電子元件，白光LED對(duì)對(duì)靜電十分敏感，如被靜電損害，會(huì)顯示一些不良的特性，如漏電電流增加，在測(cè)試時(shí)不良或發(fā)光不正常，因此焊接時(shí)一定要做好防靜電保護(hù)，操作者應(yīng)佩戴防靜電手環(huán)，以防止靜電對(duì)LED帶來(lái)的損害，要選用不漏電的30W尖頭電烙鐵焊接，可以先焊好LED的一個(gè)引腳觀察LED的位置，如果不正確可以融化焊錫扶正，確認(rèn)位置正確后再焊接另一個(gè)引腳焊接

66、要果斷，焊接時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)控制在2秒內(nèi)，否則LED有可能焊壞。</p><p>　　4.2 焊接的質(zhì)量檢驗(yàn)</p><p>　　檢驗(yàn)焊接質(zhì)量有多種方法，比較先進(jìn)的方法是用儀器進(jìn)行。而在通常條件下，則采用觀察外觀和用烙鐵重焊的方法來(lái)檢驗(yàn)。</p><p>　　(1)外觀觀察檢驗(yàn)法</p><p>　　一個(gè)焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量最主要的是要看它是否為虛

67、焊，其次才是外觀?！獋€(gè)良好的焊點(diǎn)其表面應(yīng)該光潔、明亮，不得有拉尖、起皺、鼓氣泡、夾渣、出現(xiàn)麻點(diǎn)等現(xiàn)象；其焊料到被焊金屬的過(guò)渡處應(yīng)呈現(xiàn)圓滑流暢的浸潤(rùn)狀凹曲面。</p><p>　　(2)帶松香重焊檢驗(yàn)法</p><p>　　帶松香重焊是最可靠的檢驗(yàn)方法，同時(shí)多用此法還可以積累經(jīng)驗(yàn)，提高用觀察法檢查焊點(diǎn)的準(zhǔn)確性。</p><p><b>　　結(jié)論</b&

68、gt;</p><p>　　燈是居家照明的重要組成部分（如樓道、衛(wèi)生間、小巷等），傳統(tǒng)的聲光控?zé)羰怯新暪饪亻_關(guān)和普通白熾燈組合而成，普通白熾燈壽命短，光效低造成了能源的巨大浪費(fèi)。在地球資源日漸衰竭的今日，環(huán)保、節(jié)能是當(dāng)今各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心，尤其是需要消耗大量電力的照明產(chǎn)業(yè)，在燈種的研發(fā)上，更是趨向環(huán)保、節(jié)能的特性上著眼。因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、顯色指數(shù)高、環(huán)保的光源對(duì)居家照明節(jié)能具有十分重要的意義。由此L

69、ED燈的諸多優(yōu)點(diǎn)在未來(lái)有可能取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備，尤其是白光LED，更被燈飾界寄以厚望，是照明產(chǎn)品的新興光源，有[綠色照明]光源之稱，未來(lái)將光芒耀眼，發(fā)展?jié)摿o(wú)限。白光LED具有體積小、發(fā)熱量低、壽命長(zhǎng)、耗電量小、反應(yīng)速度快等眾多優(yōu)點(diǎn)，卻無(wú)白熾鎢絲燈泡高耗電、發(fā)熱量大，光效能低，易碎及螢光粉燈廢棄物含汞污染環(huán)境等缺點(diǎn)，因此十分被燈飾業(yè)者看好。通過(guò)學(xué)習(xí)了本次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多以前專業(yè)課上沒(méi)學(xué)過(guò)的東西，或者說(shuō)死彌補(bǔ)了以往專業(yè)課所學(xué)過(guò)而遺忘了的

70、知識(shí)！更學(xué)到了怎么樣自己設(shè)計(jì)，通過(guò)自己的雙手獨(dú)立完成一件事！在中國(guó)這個(gè)高速發(fā)展的國(guó)家，只有不斷更新自己，不斷的吸取知識(shí)的精華，才能在這現(xiàn)實(shí)而又充滿排擠的社會(huì)上生存下來(lái)！在這</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉樹林，高衛(wèi)斌，尹衛(wèi)平.低頻電子線路.北京：電子工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2]

71、 王成安.電子技術(shù)基本技能綜合訓(xùn)練.北京：人民郵電出版社，2005.</p><p>　　[3] 吳潤(rùn)宇，軒蔭華，苗銀梅等.實(shí)用穩(wěn)定電源.北京：人民郵電出版社，1997.</p><p>　　[4] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華.LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)實(shí)例.北京：電子工業(yè)出版社，2003. </p><p>　　[5] 蔣金波，杜雪，李榮彬.自由區(qū)面LED路燈透鏡設(shè)計(jì)[J].

72、北京:人民郵電出版社，2008.</p><p>　　[6] 羅毅，張賢鵬，王霖等.半導(dǎo)體照明中的非成像光學(xué)及其應(yīng)用[J].北京：電子工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[7] 王霖，錢可元，羅毅.新型LED航標(biāo)燈光學(xué)系統(tǒng)[J].光電工程，2007.</p><p>　　[8] 丁毅，顧培夫.實(shí)現(xiàn)均勻照明的自由曲面反射器[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2007.</

73、p><p>　　[9] 黃繼昌. 集成電路應(yīng)用300例[M].北京：人民郵電出版社，2002.</p><p>　　[10] 胡宴如.模擬電子技術(shù)（第三版）高等教育出版社，2008.</p><p>　　[11] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)（第三版）高等教育出版社，2008.</p><p>　　[12] 張大彪.電子技能與實(shí)訓(xùn)(第二版) 電子工業(yè)出版

74、社，2008.</p><p><b>　　附錄:電路圖</b></p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)就要結(jié)束了，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也圓滿完成任務(wù)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)目的。并感到有很大的意外收獲，在自己不斷地閱讀和轉(zhuǎn)眼課外書籍，我對(duì)電子這門行業(yè)有了更深的理解，很感謝老師和學(xué)校的栽培！&

75、lt;/p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)鍛煉的一次好機(jī)會(huì)，它能鞏固專業(yè)技術(shù)的理論知識(shí)，提高電路的設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，也能進(jìn)一步培養(yǎng)我們的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，啟發(fā)我們的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新思維。因此，我們必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來(lái)設(shè)計(jì)方案，積極的查閱各種資料，認(rèn)真的整理記錄，勇于創(chuàng)新思考。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西，也很好的鍛煉了我自己，讓自己動(dòng)手動(dòng)腦的能力