【正文】 論分析和芯片測試數(shù)據(jù)。最大的市場就是照明燈，如果把上千億的照明燈都用 LED 燈代替的話，這個市場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，否則電壓波動稍增，電流就會增大到 將 LED 燒毀的程度。又對 LED 的典型 驅(qū)動 電路、集成 驅(qū)動 電路進行了 研究 。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 本人簽名： 日期： 巢湖 學院本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 )使用授權(quán)說明 本人完全了解 巢湖 學院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè) 論文 (設(shè)計 )的規(guī)定，即：本科生在校期間進行畢業(yè) 論文 (設(shè)計 )工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬巢湖 學院。 從 LED 的驅(qū)動電路入手， 設(shè)計 了 一款 LED 循環(huán)燈， 并基于芯片 LM358 設(shè)計了一款 聲控旋律燈 實用驅(qū)動電路， 在理論上和實驗中進行了分析 研究， 闡述了其原理， 從實驗的角度論證了的可行性和必要性。 LED 的應(yīng)用離不開它所需要的驅(qū)動控制電路， 通 過驅(qū)動電路來獲得良好而平穩(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際意義。 LED的發(fā)展現(xiàn)狀 1． 2． 1 LED 的發(fā)展 隨著社會的不斷發(fā)展 ， 對能源的需求越來越大 ， 能源危機加重 。將 LED 與普通白 熾燈、螺旋節(jié)能燈及 T5 三基色熒光燈進行對比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為 12lm/W，壽命小于 2020 小時，螺旋節(jié)能燈的光效為 60lm/W，壽命小于 8000 小時， T5 熒光燈則為 96lm/W，壽命大約為 10000小時，而直徑為 5 毫米的白光 LED 光效理論上可以超過 150lm/W，壽命可達到100000 小時。 我國的 LED 產(chǎn)業(yè)起步于 20 世 紀 70 年代，經(jīng)過 40 余 年的發(fā)展，現(xiàn)已形成上海、大連、南昌、廈門、深圳、揚州和石家莊 7個國家半導體照明工程產(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，我國已成為世界第一大照明電器生產(chǎn)國和第二大照明電器出口國 。 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，市場應(yīng)用愈加拓寬 。ＬＥＤ隱藏式的投光燈具會特別受到青睞 。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啟了新的思路。世 界上目前最有影響的ＬＥＤ顯示屏，當屬美國曼哈頓時代廣場紐約證券交易所，總計使用了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 ， 是一種半導體器件。 當 它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(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，P 區(qū)的空穴和 N區(qū)的電子都將進一步離開 PN結(jié)， 這時 PN結(jié)處于反向偏置， 使耗盡區(qū)厚度加寬， PN 結(jié)電場強度增大，阻礙了多數(shù)載流子的擴散運動，擴散電流趨近于零，但是結(jié)電場的增加，使少數(shù)載流子更易產(chǎn)生漂移運動，漂移電流方向與擴散電流方向相反，表現(xiàn)在外電路有一個流入 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? 為載流子的渡越時間或壽命，用以度量超 量的少子的復(fù)合時間。 (3) 使用壽命長 有人稱 LED 光源為長壽燈。它成功融合了計算機技術(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，是半導體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。但至今，無論各國政府還是民眾都對 LED 燈的環(huán)境和健康危險知之甚少。 所以 LED 燈具在道路交通的 LED 導航指示、 LED 路燈、 LED 臺燈 的使用上具有一定的不利因素，容易讓人在使用過程中產(chǎn)生頭暈眼花、不舒服的感覺，甚至長期使用會變成眼晴傷害，使得患眼病的機率會有所提高。解決辦法是盡量多并聯(lián) LED，這樣當斷開某一只 LED 時，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 LED燈中僅有一只 LED 不亮。如果在一個 1uF 的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件，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阻性元件的特性。 3． 2． 2 PWM 驅(qū)動白光 LED PWM 調(diào)光基于人眼對亮度閃爍不夠敏感的特性，使負載 LED 時亮時暗，如果亮暗的頻率超過 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 的驅(qū)動電流，能夠為 35W的 LED組件提供 700mAlA的驅(qū)動電流，效率高達 95%，通過 DIM 端子利用 PWM 信號調(diào)節(jié) LED 的亮度， LED 損壞、斷路時能夠?qū)﹄娐愤M行可靠保護。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 巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 4． 1． 2 循環(huán)燈的制作及測試 按照圖 （ 10） 的電路圖設(shè)計制作 PCB 版， 接通 焊完的電路版如圖 （ 11） 所示。 LED 的驅(qū)動電路研究設(shè)計 20 LM358 的特性： 內(nèi)部頻率補償 ； 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：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 圖 14 聲控旋律燈測試圖 5 結(jié)論 論文從 LED 的 參數(shù) 特性及驅(qū)動電路出發(fā)，論述了 LED 的驅(qū)動方式， 了解了 LED的典型驅(qū)動電路 和 集成驅(qū)動電路 組成及原理， 并以流過 LED的電流恒定為基本目的，設(shè)計了 LED 驅(qū)動電路，在電路設(shè)計中，首先闡述了該驅(qū)動電路的基本原理和 結(jié)構(gòu)，給出理論依據(jù)。 ． 這幾個月， 我的學習和實驗工作也離不開實驗室其他老師和同學們的幫助和指導，在此表示衷心的感謝。僅以此獻給母校 巢湖學院 。用試驗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電容器 C2 使 Q3 基極電壓升高，三極管 Q3 也將迅速導通。MAX1912 的輸出電流可達 60mA，可以同時并聯(lián)驅(qū)動 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。這種方法通過把可調(diào)占空比和固定頻率的數(shù)字信號加到調(diào)整亮和暗時間比例的引腳即可實現(xiàn)調(diào)光，但調(diào)光的范圍取決于器件內(nèi)部電路軟啟動或恢復(fù)正常工作的速度，因而范圍不是很寬。因為 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。個別器件短路會使未失效的 LED 失去工作電流 IF 導致整組 LED 熄滅，總電流全部從短路器件中通過，而較長時間的短路電流又會使器件內(nèi)部的鍵合金屬絲或其他部分燒毀，出現(xiàn)開路。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 的嚴使用量，而且并聯(lián) LED 負載電流較大，驅(qū)動器的成本也會增加，解決辦法是采用混聯(lián)方式。簡單的說，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，只是蘊含的潛在危險和其他照明技術(shù)不同罷了。在該校社會生態(tài)學系和公共健康項目共同進行的這項研究中，他們分析了市場上常見的圣誕樹彩燈組中的紅色、黃色、綠色和藍色的 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) 勢壘電容 CB 對于非線性的勢壘電容，可用微增量電容的概念來定義，即 CB =DdvdQ （ 3） LED 的驅(qū)動電路研究設(shè)計 10 式中 dQ 為勢壘區(qū)沒側(cè)儲存電荷的微增量， 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)巢湖學院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 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， PN 結(jié)加正向電壓時，電阻值很小， PN 結(jié)導通；加反向電壓時，電阻值很大， PN結(jié)截止，這就是其單向?qū)щ娦?。理論上藍光 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際總部，整個朝向浦西的建筑立面鑲上了長 100ｍ的超大型ＬＥＤ屏，總計面積達到 3600 平方米。另外，ＬＥＤ克服了金鹵燈使用一段時間后顏色偏移的現(xiàn)象。 (3) 標識與指示性照明 需要進行空間限定和引導的場所，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?shù)模蹋牛淖园l(fā)光埋地燈或嵌在垂直墻面的燈具，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導燈等。但是，由于ＬＥＤ光源小而薄， 線性投LED 的驅(qū)動電路研究設(shè)計 4 射燈具的研發(fā)無疑成為ＬＥＤ投射燈具的一大亮點，因為許多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈?？傮w來看，宏觀環(huán)境對于 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 。隨著 LED 散熱技術(shù)的改進，室外照明 LED 燈、投光燈等大功率 LED 照明燈具已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并開始被大量應(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 照明的特點和 LED 光學特性參數(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法替代的優(yōu)勢。 3． 1． 3 驅(qū)動器的選擇 .......................................................................................... 13 3． 2典型 LED驅(qū)動電路的研究 ................................................................