資料樓梯燈模擬操縱器卒業(yè)論文設(shè)計

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 LED 院 （系） 專 業(yè) 年 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二一 年 十二 月 學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）作 者：_ _ _ 指 導(dǎo) 教 師：_ _所 學(xué) 專 業(yè)： 班 別： 學(xué) 號： 年 級： 完 成 日 期： 江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文工作計劃電子與信息技術(shù)系 11 屆學(xué)生姓名專業(yè)指導(dǎo)老師課題名稱LED樓梯燈模擬控制器工作計劃（包括時間劃分及階段主要工作）10年11月1日11月5日選題目寫開題報告做工作計劃10年11月6日11月15日熟悉論文格式要求查資料設(shè)計電路選元器件10年11月16日12月16日制作電路調(diào)試電路寫論文10年12月16日12月23日修改論文并上交每

2、周向指導(dǎo)老師匯報一次進展情況學(xué)生簽名： 2010 年 11 月 4 日指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）寫作申請表申 請 人：_ 學(xué) 號：_所學(xué)專業(yè)：_ 年 級：_ 班別：所選論文（設(shè)計）題目LED樓梯燈模擬控制器初步寫作設(shè)想 審題，先對樓梯燈進行理解，了解樓梯燈的歷史，發(fā)展趨勢，然后構(gòu)想自己設(shè)計的樓梯燈，想一下自己構(gòu)想的電路圖符不符合實際，構(gòu)思沒問題就上網(wǎng)上圖書館查閱資料，最后整理，設(shè)計，找指導(dǎo)老師指導(dǎo)，完成論文寫作。擬完成論文（設(shè)計）時間12月20日指導(dǎo)教師意見 （蓋章）教學(xué)系意見 （蓋章）其 他說明：本表可以復(fù)制，電腦填寫。填表日期：2010年1

3、1月5日 申請人（簽名）：江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告姓 名：_ 專 業(yè)：_學(xué) 號：_2_ 年 級：_08_級_班 別： 0 提交日期：_2010-11-5_ _論文（設(shè)計）選題：LED樓梯燈模擬控制器一、 關(guān)于論題（提出什么問題；提出問題的根據(jù)；論題的價值）問題是：聲光控的樓梯燈模擬控制器用LED發(fā)光能否達到節(jié)能目的？ 根據(jù)：21世紀(jì)新光源，使得它越來越多地用在彩燈裝飾和照明領(lǐng)域。未來白光LED發(fā)光二極管的市場規(guī)模與應(yīng)用將無限寬廣，并將進入一般家庭，取代各種傳統(tǒng)的室內(nèi)外照明燈具。LED最大的特點在于無須暖燈時間、開關(guān)次數(shù)對壽命無影響、反應(yīng)速度快(約在10-9秒)、安全而且光源

4、控制成本低，使頻繁開關(guān)成為可能，及運用于聲光控?zé)羯系淖罴压庠础?價值：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、顯色指數(shù)高、環(huán)保的光源對居家照明節(jié)能具有十分重要的意義。由此LED燈的諸多優(yōu)點在未來有可能取代傳統(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，未來將光芒耀眼，發(fā)展?jié)摿o限。白光LED具有體積小、發(fā)熱量低、壽命長、耗電量小、反應(yīng)速度快等眾多優(yōu)點，卻無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

5、物含汞污染環(huán)境等缺點，因此十分被燈飾業(yè)者看好。二、對論題的初步認識（切入的角度和方法；擬閱讀的書目和搜集資料的方向、范圍；論文結(jié)構(gòu)框架）樓梯燈的主要功能是通過光敏電阻來實現(xiàn)的，當(dāng)光敏電阻在背光的的時候燈就會慢慢的熄滅，即這時也是人走過了的時候。在有的電路中這種原理也可以通過聲音的振動來實現(xiàn)，當(dāng)人走過是只需用手輕排一下燈就會自動的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相應(yīng)的方便，同時，也達到了節(jié)電和節(jié)能的目的；延長燈的壽命。在實際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。切入的角度:LED利用門電路來完成聲光控的調(diào)節(jié). 切入的方法：用LED的優(yōu)勢、發(fā)光原理、特性來說明LED怎樣用利用門電路來完成聲光

6、控的調(diào)節(jié). 書目、資料：查找與非門放大；光敏二極管；可控開關(guān)：延遲電路的相關(guān)資料。樓梯燈的發(fā)展的歷史，LED的各種特性，電路的設(shè)計，國內(nèi)外的使用情況。LED照明具有節(jié)能，長壽，環(huán)保，抗震，抗壓，體積小，控制方便等特點，是現(xiàn)代照明的發(fā)展趨勢，從理論上講，聲光控LED照明燈應(yīng)用在公共建筑的公共走廊等場所照明，可與建筑同壽，可免更換燈頭維護。論文的結(jié)構(gòu)框架是：硬件設(shè)計軟件設(shè)計完整的電路三、研究和撰寫計劃：計劃是：查閱資料，分析電路，擬題，寫作四、個人情況介紹：（所學(xué)專業(yè)、工作領(lǐng)域，對論文涉及的專業(yè)領(lǐng)域的基本認識等）本人是應(yīng)用電子專業(yè)畢業(yè)生，論文涉及的專業(yè)知識有LM317，數(shù)字集成電路cd4011的應(yīng)

7、用，電路圖繪圖制作等。五、指導(dǎo)教師意見注：本表可以復(fù)制。江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 年級：08級 班別：08智能電子與傳感器技術(shù) 評審日期：姓名性別年齡學(xué)號題 目LED樓梯燈模擬控制器主 要 內(nèi) 容該設(shè)計主要介紹的是關(guān)于聲光控的電路設(shè)計。聲光控是通過光敏電阻來實現(xiàn)的，當(dāng)光敏電阻在背光的的時候燈就會慢慢的熄滅，即這時也是人走過了的時候。在有的電路中這種原理也可以通過聲音的振動來實現(xiàn)，當(dāng)人走過是只需用手輕排一下燈就會自動的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相應(yīng)的方便，同時，也達到了節(jié)電和節(jié)能的目的；延長燈的壽命。在實際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。以

8、 上 各 項 由 學(xué) 生 本 人 填 寫指導(dǎo)教師評語及成績 成績：_ 指導(dǎo)教師簽名：_答 辯 小 組 意 見 成績：_組長簽名：_系 部 意 見 （系部蓋章）備注注：1、此表一式叁份，一份和論文定稿一起裝訂，一份存入學(xué)生檔案，一份存學(xué)院。2、畢業(yè)論文成績分優(yōu)、良、中、及格和不及格五等。3、本表可以復(fù)制，電腦填寫。江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)教師指導(dǎo)記錄論文（設(shè)計）題目： LED樓梯燈模擬控制器 電子與信息技術(shù) 系 _應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè) 11 屆階段時間地點教師指導(dǎo)情況110年11月1日11月5日電子教研室論文格式要求說明時間安排檢查開題報告指導(dǎo)查資料指導(dǎo)如何寫論文210年12月15日實

9、訓(xùn)室B303審閱論文初稿提出存在問題按要求整改310年12月16日12月23日實訓(xùn)室B303查看整改情況修改論文410年12月24日電子教研室結(jié)題驗收5指導(dǎo)教師（簽名） 學(xué)生（簽名） 注：此表由教師填寫，如指導(dǎo)次數(shù)多，可另附紙。LED樓梯燈模擬控制器設(shè)計摘 要在生活中，我們無時不在地使用著燈，諸如臺燈、路燈、日光燈、探照燈、彩燈等等，但不管是什么樣式的燈，它們的作用都是一致的照明。因此，設(shè)計一個既實用又方便的照明燈則是我們?nèi)祟惞餐脑竿?。而生活中我們用的最為平常的燈則是樓道里的照明燈，住過居民樓的人都應(yīng)該知道，樓道很窄，晚上行走很不方便，如果讓樓道的照明燈一直亮著，則難免會浪費國家資源，因此設(shè)

10、計一種既不浪費國家電力又很方便實用的照明燈系統(tǒng)是很有實用價值意義的一件事。該設(shè)計主要介紹的是關(guān)于聲光控的電路設(shè)計。聲光控是通過光敏電阻來實現(xiàn)的，當(dāng)光敏電阻在背光的的時候燈就會慢慢的熄滅，即這時也是人走過了的時候。在有的電路中這種原理也可以通過聲音的振動來實現(xiàn)，當(dāng)人走過是只需用手輕排一下燈就會自動的亮，人離開后又熄滅。這樣就給路人提供了相應(yīng)的方便，同時，也達到了節(jié)電和節(jié)能的目的；延長燈的壽命。在實際生活中節(jié)電節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的自動化。在學(xué)校、機關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大

11、了維修量、浪費了資金。同時，為了加強我們對模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，電子工藝的理解和鞏固，我花了一個月的時間進行畢業(yè)設(shè)計，而我設(shè)計的課題是聲光控制照明燈的設(shè)計，我設(shè)計了一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、使用壽命長的聲光雙控白熾燈節(jié)能照明燈。 在本設(shè)計中介紹了多種聲光控路燈控制器的組成、性能，適用范圍及工作原理，給出各電路原理圖及元件參數(shù)選擇，節(jié)電效果十分明顯，同時也大大減少了維修量、節(jié)約了資金，使用效果良好。白天光照好，不管過路者發(fā)出多大聲音，都不會是燈泡發(fā)亮。夜晚光暗，電路的拾音器只要檢測到有碎發(fā)聲響，就會自動亮為行人照明，過數(shù)十秒后又自動熄滅，節(jié)能節(jié)電。關(guān)鍵詞：與非門放大；光敏

12、二極管；可控開關(guān)；延遲電路。目錄內(nèi)容摘要9關(guān) 鍵 詞91緒言111.1課題研究的目的和意義121.2國內(nèi)外發(fā)展概況121.3 122 . L E D 燈 的 發(fā) 展 歷 史 13 3. L E D 燈 的 優(yōu) 點143.1 發(fā) 光 效 率 高 14 3.2 耗 電 量 少 143.3使用壽命長143.4安全可靠性強153.5環(huán)保15 3.6其他154. LED燈的發(fā)光原理、特性15 4.1LED燈的發(fā)光原理15 4.2LED燈的發(fā)光機理16 4.3LED燈的發(fā)光效率16 4.4LED燈的光學(xué)特性16 4.5LED燈的電氣特性16 4.6LED熱學(xué)特性17 4.7大功率LED封裝17 4.8LE

13、D燈的壽命175.LED的主要參數(shù)17 5.1主要參數(shù)17 5.2LED光學(xué)特性17 正向死區(qū)18 正向工作區(qū)18 反向死區(qū)18 反向擊穿區(qū).18 5.3最大允許功率Pm18 5.4響應(yīng)時間196.方案選擇19 6.1LED利用門電路來完成聲光控的調(diào)節(jié)19 6.2采用LM317來供電20 6.3使用了數(shù)字集成電路cd4011217.總體方案22 7.1課題分析22 7.2設(shè)計方案22 7.3方案論證22 7.4電路的工作原理23 7.5器件的選擇及檢測方法28 ic選擇cmos數(shù)字集成電路cd401128 測量方法29 7.6安裝制作318.結(jié)果和結(jié)論31 8.1實驗結(jié)果31 8.2實驗結(jié)論3

14、29.總結(jié)32參考文獻32致 謝331.緒言1.1課題研究的目的和意義1.2國內(nèi)外概況生產(chǎn)企業(yè)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求，為各類照明場所提供相應(yīng)的產(chǎn)品。從國際市場分析，雖然我們的出口逐年大幅度增長，但我國大部分產(chǎn)品在國際市場仍屬中低檔水平，去過法蘭克福的人都有體會，我們的產(chǎn)品與國際先進水平相比還存在較大差距。另外，如果大量劣質(zhì)低價產(chǎn)品出口，還會遭遇反傾銷訴訟，從而影響全行業(yè)出口，因此我們?nèi)砸舐暭埠?，質(zhì)量是企業(yè)的生命。 我國目前已成為世界照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)大國，我們的目標(biāo)是要成為照明電器產(chǎn)品生產(chǎn)強國，我們與發(fā)達國家在照明電器產(chǎn)品的質(zhì)量、檔次、生產(chǎn)工藝、設(shè)備、材料以及新產(chǎn)品開發(fā)能力等方面均存在明顯差距。2L

15、ED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，發(fā)光原理是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能，也就是對化合物半導(dǎo)體施電流，透過電子與電洞的結(jié)合，能量會以光的形式釋出，形成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，理論壽命長達十萬小時以上。LED具有體積小、壽命長、驅(qū)動電壓低、耗電量低、反應(yīng)速率快、耐震性佳等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于信號指示、數(shù)碼顯示等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步，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)的照明燈相比，在功耗、亮度與壽命方面以無與倫比的優(yōu)勢成為21世紀(jì)新光源，使得它越來越多地用在彩燈裝飾和照明領(lǐng)域。未來白光LED發(fā)光二

16、極管的市場規(guī)模與應(yīng)用將無限寬廣，并將進入一般家庭，取代各種傳統(tǒng)的室內(nèi)外照明燈具。LED最大的特點在于無須暖燈時間、開關(guān)次數(shù)對壽命無影響、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，及運用于聲光控?zé)羯系淖罴压庠础?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，燈口采用國標(biāo)E27。LED采用高亮度白光LED，單顆亮度6LM以上，色溫6500-7500，總能耗為2.5W相當(dāng)于40W白熾燈的亮度。聲光控電路是集聲學(xué)、光學(xué)和延時技術(shù)為一體組成的自動照明開關(guān)，白天或光線較強時，開關(guān)電路為自鎖狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)光線黑暗時或晚上來臨時，開關(guān)進入預(yù)備工作狀

17、態(tài)，此時，當(dāng)來人有腳步聲、說話聲、拍手聲等聲源時，開關(guān)自動打開，燈亮，延時一段時間后自動熄滅，從而實現(xiàn)了“人來燈亮，人去燈熄”，杜絕了長明燈，使得LED聲光控?zé)舻湍芎?、長壽命。3.2耗電量少LED的反應(yīng)速度快，可在高頻操作,同樣明效果的情況下，耗電量是白熾燈的八分之一，熒光燈管的二分之一。日本估計，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。3.3使用壽命長 LED采用電子光場輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點。而采用LED燈體積小、

18、重量輕，環(huán)氧樹脂封裝，可承受高強度機械沖擊和震動，不易破碎。單個LED發(fā)光二極管，當(dāng)亮度減半時，理論壽命可達到10萬小時。LED燈具使用壽命可達5-10年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經(jīng)常換燈之苦。而且，LED照明器材的整體封裝材料(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。 3.4安全可靠性強 LED發(fā)熱量低，無熱輻射，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)光強度，調(diào)整發(fā)光方式，實現(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，所以在各

19、種環(huán)境下都顯得十分安全可靠。 3.5環(huán)保 LED為全固體發(fā)光體，抗震動、耐沖擊、不易破碎、廢棄物可回收,沒污染。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。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，但是用一年時間的節(jié)能收回光源的投資，從而獲得4-9年中每年幾倍的節(jié)能凈收益期。如果應(yīng)用在夜景照明，可以以簡潔明快的夜景照明方式突出建筑物的形狀特點和使用功能，充分體現(xiàn)建筑師的設(shè)計風(fēng)格及意圖；通過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

20、燈光對環(huán)境的干擾降低到最小值。3.6其他 LED光源除了無汞、節(jié)能、節(jié)材、對環(huán)境無電磁干擾、無有害射線五項優(yōu)點之外，在照明領(lǐng)域中，特別是在景觀照明中，還有很多優(yōu)勢。如： 低壓供電無高壓環(huán)節(jié)，為了絕緣的開銷要小得多，可靠性高。 附件簡單無啟動器、鎮(zhèn)流器或超高壓變壓器。結(jié)構(gòu)簡單具有固體光源的最大優(yōu)點，不充氣，無玻璃外殼，無氣體密封問題，耐沖擊。 可控性好響應(yīng)時間快（微秒數(shù)量級），可反復(fù)頻繁亮滅，基本無惰性，不會疲倦。 色彩純厚由半導(dǎo)體PN結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚。 色彩豐富三基色加數(shù)碼技術(shù)，可演變?nèi)我馍省］p質(zhì)結(jié)構(gòu)節(jié)材，節(jié)約費用；對燈具強度和剛度要求很低。4.LED燈的發(fā)光原理、特性4.1LED

21、燈的發(fā)光原理發(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的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由三部分組成，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個周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。4.2LED燈的發(fā)光機理PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢壘，當(dāng)加正向偏置電壓

22、時勢壘下降，P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴散，構(gòu)成對P區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價帶上的空穴復(fù)合，復(fù)合時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。 4.3LED燈的發(fā)光效率一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內(nèi)部量子效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)過組件本身的吸收、折射、反射后，實際在組件外部可測量到的光子數(shù)目。因此，關(guān)于取出效率的

23、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，就是整個組件的發(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)，表面粗化技術(shù)。4.4LED燈的

24、光學(xué)特性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)射的峰值波長隨溫度的上升而增長，即光譜紅移，溫度系數(shù)為+23A/ 。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)光亮度也與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度高時，復(fù)合效率下降，發(fā)光強度減小。 4.5LED燈電氣特性電流控制型器件，負載特性類似PN結(jié)的UI曲線，正向?qū)妷旱臉O小變化會引起正向電流的很大變化（指數(shù)級別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實際使用中，應(yīng)選擇 。LED正向電壓隨溫度升高而變小，具有負溫度系數(shù)。LED消耗功率 ，一部分轉(zhuǎn)化為光能，這是我們需要的。

25、剩下的就轉(zhuǎn)化為熱能，使結(jié)溫升高。散發(fā)的熱量（功率）可表示為 。 4.6LED熱學(xué)特性小電流下，LED溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高，LED的主波長就會紅移，亮度會下降，發(fā)光均勻性、一致性變差。尤其點陣、大顯示屏的溫升對LED的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以散熱設(shè)計很關(guān)鍵。 4.7大功率LED封裝主要考慮散熱和出光。散熱方面，用銅基熱襯，再連接到鋁基散熱器上，晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連接，這種散熱方式效果較好，性價比較高。出光方面，采用芯片倒裝技術(shù)，并在底面和側(cè)面增加反射面反射出浪費的光能，這樣可以獲得更多的有消出光。4.8LED燈的壽命LED的長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率LED來說，

26、光衰問題更加嚴(yán)重。在衡量LED的壽命時，僅僅以燈的損壞來作為LED壽命的終點是遠遠不夠的，應(yīng)該以LED的光衰減百分比來規(guī)定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。 5.LED的主要參數(shù)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)光光強指向特性、時間特性以及熱學(xué)特性。 6.電路原理從實驗的主要內(nèi)容與要求中可以看出該電路可以有以下幾個方案：電路圖如下：（圖一）LM317做LED的恒流源。本系統(tǒng)中4.7u/400V的電解電容濾波后得到5V電壓提供給4011，白天有光時，光電二極管D5選用2CU2A，暗電流小于等于0.2

27、uA，光電流大于30uA，靈敏度大于等于0.5uA/Uw，呈低阻狀態(tài)，IC1A中的1，2腳為低電位，3腳為高電位，白天不論有無聲音，也不論IC1B中的4腳電位如何，IC1D中的13腳始終鉗位于高電位，12腳也為高電位，因此11腳則為低電位，可控硅截止，LED燈不亮。D5夜晚無光照時，呈高阻狀態(tài)，IC1A中的3腳為低電位，IC1D中的11腳為高，觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通，LED被點亮。同時10u電容充電，充電之初IC1C中8，9腳為高電位，使12腳為低電位。聲音一分鐘之后IC1D中的13腳恢復(fù)高電位，但由于12腳為低電位，所以11腳繼續(xù)保持高電位，燈繼續(xù)被點亮。10u電容繼續(xù)充電，一分鐘之后，IC1

28、C中的8，9腳為低電位，11腳也翻轉(zhuǎn)為低電位，可控硅截止，燈滅。要恒流供電，不然容易老化損壞?？梢杂?，原理是利用的啟探控電壓不變，再除電阻，就是恒流值。電路如下圖。燈可以根據(jù)需求接多少個。改變可改變電流，電流=。其內(nèi)部含有個獨立的與非門，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。 電路圖如下：圖三在這幾個方案中，由于我在學(xué)校學(xué)了數(shù)字電路和門電路，而且這個方法比較簡單，又實用，能充分體現(xiàn)出我在校期間對所學(xué)知識掌握的程度，然而此系統(tǒng)成本低、易于實現(xiàn)為恒流電路，如果采用恒壓電路則電壓高不穩(wěn)定，故此我選擇了第三種方案。7.總體方案7.1課題分析7.2設(shè)計方案 7.3方案論證 論證方案：聲源產(chǎn)生的聲音信號，經(jīng)聲電轉(zhuǎn)

29、換器后轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該信號經(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轉(zhuǎn)換成一次狀態(tài)改變的控制信號，該信號經(jīng)延時處理電路達到設(shè)計要求時間與設(shè)計要求功能，經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)直接控制負載動作。7.4電路的工作原理 電路的工作原理 聲光控延時開關(guān)的電路原理圖見圖所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路，其內(nèi)部含有個獨立的與非門，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時開關(guān)“自動關(guān)閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動作。聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒MIC接收并轉(zhuǎn)換

30、成電信號，經(jīng)c3耦合到ICIB基集進行電壓放大，放大的信號送到與非門(IC1A)的2腳，r8偏置電阻，c6是電源濾波電容。 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)境無光時，光敏二極管的壓降很大，D5兩端的電壓高，即為高電平間t=2r8c1，改變r9或c1的值，可改變延時時間，滿足不同目的。ICIC和ICID4構(gòu)成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當(dāng)c2充電到一定電平時，信號經(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，經(jīng)與非門IC1C、ICID輸出為

31、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)的過程。 二極管D1D4將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，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，直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如下所示。圖中變壓電路的作用是將220V的交流電變換成電路所需的低壓交流電。整流電路的作用是將輸入的交流電變換成單向脈動的直流電，利用半波整流或橋式整流電路均可以

32、實現(xiàn)整流的目的。整流電路圖如下：濾波穩(wěn)壓電路濾波電路的作用是平滑整流輸出的單向脈動電壓，最簡單的濾波電路是電容器，橋式整流電路輸出的波形經(jīng)電容濾波電路處理后的輸出電壓波形如圖下所示。穩(wěn)壓電路的作用是穩(wěn)定電源的輸出電壓，常采用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路雖然結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)壓電路的輸出電流較小，輸出電壓不可調(diào)，在很多場合下不適用，利用三極管輸出電壓可調(diào)的特點也可以實現(xiàn)穩(wěn)壓的目的。本電路的濾波穩(wěn)壓部分如下圖所示：聲光控電路聲控電路由可控硅SCR、話筒MIC及聲控電路，LED燈負載RL與可控硅SCR串接后與電源相連，話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，聲控電路通過聲音信號控制可控硅SCR的導(dǎo)通狀態(tài)，其特征在

33、于，所述聲控電路包括電源部分，諧振放大部分及觸發(fā)器，電源部分通過電容降壓、整流及穩(wěn)壓提供聲控電路所需的直流電壓，諧振放大部分包括多極三極管放大，話筒接在第一級放大三極管的基極上并由電容耦合，一個由電感和電容構(gòu)成的振蕩電路接在末級放大三極管的基極上，放大后的信號影響觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，并最終控制可控硅的控制極的電位。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，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強，光生電子空穴對就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子-空穴對逐漸復(fù)

34、合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。聲光控電路如下圖：延時電路10管 腳輸出低電平，由ICID反相緩沖后經(jīng)R6觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，電燈正常點亮。（此時則由 2 向電路供電）如此后無聲被MICR接收，則ICIB輸出恢復(fù)為高電平，C2通過 R6 緩慢放電，當(dāng) C2電壓下降到低于 1/2 電源電壓時（按圖中參數(shù)約一分鐘）ICIC反轉(zhuǎn)、ICID反轉(zhuǎn)，可控硅（SCR）截止電燈關(guān)閉，等待下次觸發(fā)。延時部分電路如下圖：顯示電路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度以上的高溫下操作，也

35、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24伏特（V）的電壓，在常溫下就可以正常動作，因此其壽命也比傳統(tǒng)光源來得更長。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0.31mm左右，跟傳統(tǒng)的燈泡或日光燈相比，體積相對小得多。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，十分堅固耐震。LED連接電路的常見形式串聯(lián)：這種電路需

36、要電源提供較高的電壓。V總=各LED的V之和=V1+V2+V 3+V 4-+V顯示部分電路如下：7.5器件的選擇及檢測方法ic選擇cmos數(shù)字集成電路cd4011ic選擇cmos數(shù)字集成電路cd4011，其里面含有四個獨立的與非門電路。內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖五，vss是電源的負極，vdd是電源的正極。可控硅t選用1 a400v的單向可控硅1 00-6型，如負載電流大可選用3a、6a、10a等規(guī)格的單向可控硅，單向可控硅的外形如圖六示。測量方法可控硅的檢測用r×1檔，將紅表筆接可控硅的負極，黑表筆接正極(如印制板圖所示)，這時表針無讀數(shù)，然后用黑表筆觸一下控制極k，這時表針有讀數(shù)，黑表筆馬上離開

37、控制極k這時表針仍有讀數(shù)(注意觸控制極時正負表筆是始終連接說明該可控硅是完好的。麥克風(fēng)的選擇及檢測駐極體選用的是一般收錄機用的小話筒，它的測量方法是：用r×100檔將紅表筆接外殼的s、黑表筆接d，這時用口對著駐極體吹氣，若表針有擺動說明該駐極體完好，擺動越大靈敏度越高。二極管的選擇及檢測二極管采用普通的整流二極管IN4001IN4007?？傊倪x擇可靈活掌握，參數(shù)可在一定范圍內(nèi)選用。在測試時先把指針表滿偏同時將指針表打到1K檔，其次：用表筆對電容進行放電，在用表進行測試，用紅筆接負極，黑筆接正極；最后：看指針的偏轉(zhuǎn)，且還要指針還原，如能還原就表明電容正常，不能回到原位則表明電容

38、漏電。測試漏電電容方法：用萬用表的電阻擋（R*100和R*1K），將表筆接觸電容器兩引線。剛接觸時，由于電容充電電流大，表頭指針偏轉(zhuǎn)角度大，隨著充電電流減小，指針逐漸向R=無窮方向返回，最后穩(wěn)定處即漏電電阻值。電容的檢測一般電容器的漏電電阻為幾百至幾千兆歐，漏電電阻相對小的電容質(zhì)量不好。測量時，若表頭指針指到或接近歐姆零點，表示電容器內(nèi)部短路。若指針不動，始終指在R=無窮處，則意味著電容器內(nèi)部短路或已失效。對于電容量在0.1以下的小電容，由于漏電電阻接近無窮，難以分辨，故不能此法側(cè)漏電阻或判定好壞。電解電容器的極性檢測： 電解電容的正負極性不允許接錯，當(dāng)極性接反時，可能因電解液的反向極化，引起

39、電解電容器的爆裂。當(dāng)極性標(biāo)記無法辨認時，可根據(jù)正向連接時漏電電阻大、反向連接時漏電電阻相對小的特點判斷極性。交換表筆前后兩次測量漏電電阻，阻值大的一次，黑表筆接觸的是正極，因為黑表筆與萬用表內(nèi)電池正極相接（采用數(shù)字萬用表時，紅表筆接電池正極）。但用這種辦法有時并不能明顯地區(qū)分正、負向電阻，所以使用電解電容時，要注意保護極性標(biāo)記。二極管測試二極管主要分為三種：整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管；此外，還有開關(guān)二極管。先打磨引腳，再用指針表測試，因二極管具有單相導(dǎo)電性，所以，在測試時，紅筆接負極，黑筆接正極，若是導(dǎo)通，且紅筆接正極，黑筆接負極，為截止，則表明二極管是正常的，若不是則表明二極管是壞的

40、。注：發(fā)光二極管用10K，其它用1K檔；發(fā)光二極管的光線是非常微弱的，因此，在觀察是要仔細。 半導(dǎo)體二極管的極性判別一般情況下，二極管有色點的一端為正極，如2AP1-2AP7，2AP11-2AP17等。如果是透明玻璃殼二極管，可直接看出極性，即內(nèi)部連觸絲的一頭是正極，連半導(dǎo)體片的一頭是負極。塑封二極管有圓環(huán)標(biāo)志的是負極，如1N4000系別。三極管測試和所有元件一樣三極管也要打磨引腳，然后在進行測試。用手拿住元件，用指針表來回測量六次，判斷出基極、是PNP型還是NPN型。 若：紅筆不動PNP型； 黑筆不動NPN型。如果是NPN型：用手捏住三支引腳，用表筆測試兩邊引腳，并交換表筆；若指針偏轉(zhuǎn)較大，

41、黑表筆接的是集電極，另一方則是發(fā)射集。如果是PNP型：步驟與NP N型一樣，但當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)較大是，黑筆接的是發(fā)射極，另一方則是集電極。三極管除了判斷其管型和極點外，還要判斷出它所處的狀態(tài)，是截止、飽和、還是放大。 圖五 CD4011內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖六 單向可控硅可控硅的原理：可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件,一般由兩晶閘管反向連接而成.它的功用不僅是整流，還可以用作無觸點開關(guān)以快速接通或切斷電路，實現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等。可控硅和其它半導(dǎo)體器件一樣，其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現(xiàn)

42、，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。 圖七 圖八圖七，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復(fù)合管，見圖八。 晶閘管T在工作過程中，它的陽極A和陰極K與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。從晶閘管的內(nèi)部分析工作過程：晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個PN結(jié)。當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導(dǎo)銅，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖二中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。

43、因此，兩個互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0 若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2） （11）硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a

44、2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（11）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶閘管的陽極電流IaIc0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1+a2）1時，式（11）中的分母1-（a1+a2）0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時，流過晶閘管的

45、電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。式（11）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1+a2）0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時，由于a1和a1迅速下降，當(dāng)1-（a1+a2）0時，晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。7.6安裝制作 準(zhǔn)備好全套元件后，用萬用表粗略地(因出廠前已測量過)測量一下各元件的質(zhì)量，做到心中有數(shù)。 焊接時注意先焊接無極性的阻容元件，電阻采用臥裝，電容采用直立裝，緊貼電路板，焊接有極性的元件如電解電容、話筒、整流二極管、三極管、單向可控硅等元件時千萬不要裝反，注意極性的正確，否則電路不能正常工作甚至燒毀元器件。8.結(jié)果和結(jié)論白天當(dāng)光線照射到光敏電阻上時，其通過感應(yīng)使電路封鎖聲音通道，使聲音脈沖不能通過，則燈泡不受聲音控制，即