【正文】 論分析和芯片測(cè)試數(shù)據(jù)。最大的市場(chǎng)就是照明燈，如果把上千億的照明燈都用 LED 燈代替的話，這個(gè)市場(chǎng)的空間是不可估量的竹【 13】。所以 LED 不能像普通白熾燈一樣直接用電壓源直接用電壓源供電，否則電壓波動(dòng)稍增，電流就會(huì)增大到 將 LED 燒毀的程度。又對(duì) LED 的典型 驅(qū)動(dòng) 電路、集成 驅(qū)動(dòng) 電路進(jìn)行了 研究 。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本人簽名： 日期： 巢湖 學(xué)院本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) )使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 巢湖 學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) )的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) )工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬巢湖 學(xué)院。 從 LED 的驅(qū)動(dòng)電路入手， 設(shè)計(jì) 了 一款 LED 循環(huán)燈， 并基于芯片 LM358 設(shè)計(jì)了一款 聲控旋律燈 實(shí)用驅(qū)動(dòng)電路， 在理論上和實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了分析 研究， 闡述了其原理， 從實(shí)驗(yàn)的角度論證了的可行性和必要性。 LED 的應(yīng)用離不開(kāi)它所需要的驅(qū)動(dòng)控制電路， 通 過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)獲得良好而平穩(wěn)的電流，使 LED顯示更加均勻、漂亮，滿足各種場(chǎng)合的應(yīng)用要求 。研制一種新型 LED 光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈光源具有很大的實(shí)際意義。 LED的發(fā)展現(xiàn)狀 1． 2． 1 LED 的發(fā)展 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展 ， 對(duì)能源的需求越來(lái)越大 ， 能源危機(jī)加重 。將 LED 與普通白 熾燈、螺旋節(jié)能燈及 T5 三基色熒光燈進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為 12lm/W，壽命小于 2020 小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為 60lm/W，壽命小于 8000 小時(shí)， T5 熒光燈則為 96lm/W，壽命大約為 10000小時(shí)，而直徑為 5 毫米的白光 LED 光效理論上可以超過(guò) 150lm/W，壽命可達(dá)到100000 小時(shí)。 我國(guó)的 LED 產(chǎn)業(yè)起步于 20 世 紀(jì) 70 年代，經(jīng)過(guò) 40 余 年的發(fā)展，現(xiàn)已形成上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚(yáng)州和石家莊 7個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于景觀照明和普通照明領(lǐng)域，我國(guó)已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國(guó)和第二大照明電器出口國(guó) 。 LED 照明發(fā) 展迅猛，盡管經(jīng)歷種種困擾，但隨著技術(shù)不斷革新，市場(chǎng)應(yīng)用愈加拓寬 。ＬＥＤ隱藏式的投光燈具會(huì)特別受到青睞 。從白光到全光譜中的任意顏色，ＬＥＤ的使用在這類空間的照明中開(kāi)啟了新的思路。世 界上目前最有影響的ＬＥＤ顯示屏，當(dāng)屬美國(guó)曼哈頓時(shí)代廣場(chǎng)紐約證券交易所，總計(jì)使用了18,677,760 只ＬＥＤ，面積為 10,736 平方英尺。 2 LED 原理 2． 1 LED 發(fā)光原理 與結(jié)構(gòu) 發(fā)光二極管通常用元素周期表中 III、 V族元素的化合物，如 鎵（ Ga）與砷（ AS）、磷（ P）的化合物制成的 ， 是一種半導(dǎo)體器件。 當(dāng) 它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。 PN 結(jié)兩端加反向電壓 VR 時(shí)，P 區(qū)的空穴和 N區(qū)的電子都將進(jìn)一步離開(kāi) PN結(jié)， 這時(shí) PN結(jié)處于反向偏置， 使耗盡區(qū)厚度加寬， PN 結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度增大，阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)散電流趨近于零，但是結(jié)電場(chǎng)的增加，使少數(shù)載流子更易產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，漂移電流方向與擴(kuò)散電流方向相反，表現(xiàn)在外電路有一個(gè)流入 N 區(qū)的反向電流 IR ，由于少數(shù)載流子濃度很小，所以 IR 是很微弱的。集成電路中的二極管 PN 結(jié)，其 IS 值則更小。 PN結(jié)電擊穿后電流很大，容易使 PN 結(jié)發(fā)熱。如果取微增量，則有 CD =QDdvdQ=TDtVI? F（法） （ 2） 式中 t? 為載流子的渡越時(shí)間或壽命，用以度量超 量的少子的復(fù)合時(shí)間。 (3) 使用壽命長(zhǎng) 有人稱 LED 光源為長(zhǎng)壽燈。它成功融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程、無(wú)限升級(jí)、靈活多變的特點(diǎn)。但至今，無(wú)論各國(guó)政府還是民眾都對(duì) LED 燈的環(huán)境和健康危險(xiǎn)知之甚少。 所以 LED 燈具在道路交通的 LED 導(dǎo)航指示、 LED 路燈、 LED 臺(tái)燈 的使用上具有一定的不利因素，容易讓人在使用過(guò)程中產(chǎn)生頭暈眼花、不舒服的感覺(jué)，甚至長(zhǎng)期使用會(huì)變成眼晴傷害，使得患眼病的機(jī)率會(huì)有所提高。解決辦法是盡量多并聯(lián) LED，這樣當(dāng)斷開(kāi)某一只 LED 時(shí)，分配在余下的 LED 中的電流不大，不至于影響余下的 LED 正常工作。由于并聯(lián)的 LED 較多，斷開(kāi)一只 LED后，平均分配電流變化不大，其余的 LED 依然可以正常工作，那么在整個(gè) LED燈中僅有一只 LED 不亮。如果在一個(gè) 1uF 的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。 3． 2． 2 PWM 驅(qū)動(dòng)白光 LED PWM 調(diào)光基于人眼對(duì)亮度閃爍不夠敏感的特性，使負(fù)載 LED 時(shí)亮?xí)r暗，如果亮暗的頻率超過(guò) 100 Hz，人眼看到的就是平均亮度，而不是 LED 的閃爍。 LM3404 可以輸出高達(dá) 的驅(qū)動(dòng)電流，能夠?yàn)?35W的 LED組件提供 700mAlA的驅(qū)動(dòng)電流，效率高達(dá) 95%，通過(guò) DIM 端子利用 PWM 信號(hào)調(diào)節(jié) LED 的亮度， LED 損壞、斷路時(shí)能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行可靠保護(hù)。連接到 SET 引腳的電阻器網(wǎng)絡(luò)保證在所有 LED 中有相同的電流。假如 Q1 最先導(dǎo)通，那么 Q1 集電極電壓下降，使電容 C1 的左端接近零電壓，由于電容器兩端的電壓不能突變，所以 Q2 基極也被拉到近似零電壓，使 Q2截止。 圖 10 循環(huán)燈電路原理圖 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 4． 1． 2 循環(huán)燈的制作及測(cè)試 按照?qǐng)D （ 10） 的電路圖設(shè)計(jì)制作 PCB 版， 接通 焊完的電路版如圖 （ 11） 所示。 LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 20 LM358 的特性： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 ； 直流電壓增益高 (約 100dB)； 單位增益頻帶寬 (約1MHz)； 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V)； 雙電源 (177。 圖 14 聲控旋律燈測(cè)試圖 5 結(jié)論 論文從 LED 的 參數(shù) 特性及驅(qū)動(dòng)電路出發(fā)，論述了 LED 的驅(qū)動(dòng)方式， 了解了 LED的典型驅(qū)動(dòng)電路 和 集成驅(qū)動(dòng)電路 組成及原理， 并以流過(guò) LED的電流恒定為基本目的，設(shè)計(jì)了 LED 驅(qū)動(dòng)電路，在電路設(shè)計(jì)中，首先闡述了該驅(qū)動(dòng)電路的基本原理和 結(jié)構(gòu)，給出理論依據(jù)。 ． 這幾個(gè)月， 我的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)工作也離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)室其他老師和同學(xué)們的幫助和指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。僅以此獻(xiàn)給母校 巢湖學(xué)院 。用試驗(yàn)的方式論證了方案的可行性。 15V)； 低功耗電流，適合于電池供電 ， 低輸入偏流 ； 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 ； 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ； 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ； 輸出電壓擺幅大 (0 至)。 改變電容 CC C3 的容量可以改變循環(huán)速度，容量越小，循環(huán)速度越快。此刻 Q2集電極上的高電壓通過(guò)電容器 C2 使 Q3 基極電壓升高，三極管 Q3 也將迅速導(dǎo)通。MAX1912 的輸出電流可達(dá) 60mA，可以同時(shí)并聯(lián)驅(qū)動(dòng) 3 只以上的 LED。 LM3404 采用 8引腳的小型 SO8 和 PSOP8封裝，其 典型應(yīng)用電路 如 圖（ 6） 所示， 主要技術(shù)參數(shù) 如圖 （ 7） 所示。這種方法通過(guò)把可調(diào)占空比和固定頻率的數(shù)字信號(hào)加到調(diào)整亮和暗時(shí)間比例的引腳即可實(shí)現(xiàn)調(diào)光，但調(diào)光的范圍取決于器件內(nèi)部電路軟啟動(dòng)或恢復(fù)正常工作的速度，因而范圍不是很寬。因?yàn)?110V/8W 的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA，它與 1uF 電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。個(gè)別器件短路會(huì)使未失效的 LED 失去工作電流 IF 導(dǎo)致整組 LED 熄滅，總電流全部從短路器件中通過(guò)，而較長(zhǎng)時(shí)間的短路電流又會(huì)使器件內(nèi)部的鍵合金屬絲或其他部分燒毀，出現(xiàn)開(kāi)路。在工作環(huán)境因素變化較大的情況下，使用這種連接形式的發(fā)光組件效果較為理想。將所有的 LED 串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著 LED 的嚴(yán)使用量，而且并聯(lián) LED 負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)增加，解決辦法是采用混聯(lián)方式。簡(jiǎn)單的說(shuō)，大家應(yīng)該清楚，雖然 LED 的能效非常高，但它絕非完全環(huán)保的選擇，只是蘊(yùn)含的潛在危險(xiǎn)和其他照明技術(shù)不同罷了。在該校社會(huì)生態(tài)學(xué)系和公共健康項(xiàng)目共同進(jìn)行的這項(xiàng)研究中，他們分析了市場(chǎng)上常見(jiàn)的圣誕樹(shù)彩燈組中的紅色、黃色、綠色和藍(lán)色的 LED 燈，其中既包括高亮度 LED，也包括低亮度產(chǎn)品。 (4) 高亮度、低熱量 LED 使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。 (2) 勢(shì)壘電容 CB 對(duì)于非線性的勢(shì)壘電容，可用微增量電容的概念來(lái)定義，即 CB =DdvdQ （ 3） LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 10 式中 dQ 為勢(shì)壘區(qū)沒(méi)側(cè)儲(chǔ)存電荷的微增量， Ddv 為作用于結(jié)型二極管上的電 壓微增量。反向擊穿電壓的大小與 PN 結(jié)制造參數(shù)巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 有關(guān)。這樣，二極管的電流 iD與電壓 vD 成指數(shù)關(guān)系 ，如圖 3 中的正向電壓部分所示。 由此看來(lái)， PN 結(jié)加正向電壓時(shí)，電阻值很小， PN 結(jié)導(dǎo)通；加反向電壓時(shí)，電阻值很大， PN結(jié)截止，這就是其單向?qū)щ娦?。理論上藍(lán)光 LED 結(jié)合原有的紅光 LED 和綠光 LED 可產(chǎn)生白光，但白光 LED 卻很少是這樣造出來(lái)的。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。 LED 的結(jié)構(gòu)如圖（ 1） 、 （ 2）所示。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國(guó)際總部，整個(gè)朝向浦西的建筑立面鑲上了長(zhǎng) 100ｍ的超大型ＬＥＤ屏，總計(jì)面積達(dá)到 3600 平方米。另外，ＬＥＤ克服了金鹵燈使用一段時(shí)間后顏色偏移的現(xiàn)象。 (3) 標(biāo)識(shí)與指示性照明 需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場(chǎng)所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)模蹋牛淖园l(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟撸缬皠≡河^眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購(gòu)物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。但是，由于ＬＥＤ光源小而薄， 線性投LED 的驅(qū)動(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 4 射燈具的研發(fā)無(wú)疑成為ＬＥＤ投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒(méi)有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈?？傮w來(lái)看，宏觀環(huán)境對(duì)于 LED 照明應(yīng)用的發(fā)展非常有利，主要表現(xiàn)為： 1)節(jié)能減排成為全球關(guān)注的議題并得到積極推進(jìn) 。隨著 LED 散熱技術(shù)的改進(jìn)，室外照明 LED 燈、投光燈等大功率 LED 照明燈具已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并開(kāi)始被大量應(yīng)用。照明是人類消耗能源的重要方面 ， 某媒體報(bào)道數(shù)據(jù)顯示 ， 使用固體光源 LED 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈照明 ， 將節(jié)約全球照明能耗的 50%以上。因此本論文首先介紹了 LED 照明的特點(diǎn)和 LED 光學(xué)特性參數(shù)。不僅如此，由于其本身具有的優(yōu)良特性，LED 光源在很多領(lǐng)域具有著其他光源無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。 3． 1． 3 驅(qū)動(dòng)器的選擇 .......................................................................................... 13 3． 2典型 LED驅(qū)動(dòng)電路的研究 ................................................................