【正文】 ...................... 13 3． 2． 1電容降壓電路 ........................................................................................... 13 3． 2． 2 PWM驅(qū)動白光 LED ..................................................................................... 14 3． 3 LED集成驅(qū)動電路的研究 ...................................................................................... 15 3． 3． 1 LM3404驅(qū)動電路 ...................................................................................... 15 3． 3． 2 CAT4016驅(qū)動白光 LED電路 ...................................................................... 16 3． 3． 3 MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動白光 LED的電路 .......................................... 17 4 LED驅(qū)動電路的設(shè)計 ......................................................................................................... 18 4． 1 LED 循環(huán)燈 .......................................................................................................... 18 4． 1． 1 循環(huán)燈電路的設(shè)計 ................................................................................... 18 4． 1． 2循環(huán)燈的制作及測試 ................................................................................. 19 4． 2 聲控旋律燈的設(shè)計 ............................................................................................... 19 4． 2． 1 LED旋律燈簡介 ........................................................................................ 19 4． 2． 2基于 LM358的聲控旋律燈的設(shè)計 ............................................................... 19 4． 2． 3驅(qū)動電路的測試 ........................................................................................ 20 5 結(jié)論 ................................................................................................................................. 21 參考文獻 ...............................................................................................................................1 致謝 ......................................................................................................................................1 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1 引言 LED(發(fā)光二極管 )，它是一種能把電能直接轉(zhuǎn)換成光能的特殊半導(dǎo)體器件。 保密的畢業(yè) 論文 (設(shè)計 )在解密后遵守此規(guī)定。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 LED 不能像普通白熾燈一樣直接用電壓源供電，否則電壓波動稍增，電流就會增大到將 LED 燒毀的程度 。 LED 是半導(dǎo)體二極管的一種，而 二極管的核心部分是由 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 P 型半導(dǎo)體和 N 型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為 PN 結(jié) ， PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。黃振春說： “即使這樣，我們的市場空間還是很大的。選用合適的 LED 燈透鏡，整燈裝配，并同實際測量結(jié)果進行了對比，使最終的結(jié)果具有實用性。 LED 發(fā)展歷史已經(jīng)幾十年，但在照明領(lǐng)域的應(yīng)用還是新技術(shù)。 LED 的應(yīng)用市場將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下， LED 在照明市場的前景更備受全球矚目，被業(yè)界認為在未來 10 年成為最被看好的市場以及最大的市場將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的最大潛力商品。 1． 2． 2 LED 的應(yīng)用領(lǐng)域 LED 光源與傳統(tǒng)光源相比較，具有如下的優(yōu)點：超長壽命，可達幾萬小時，傳統(tǒng)光源一般為幾千小時；結(jié)構(gòu)堅固，沒有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，具有極高的抗震性能；響應(yīng)速度快，光通上升時間短；對點燈線路要求低，易實現(xiàn)調(diào)光和智能控制；耐開關(guān)沖擊，適用于頻繁開關(guān)場合；高效節(jié)能，現(xiàn)有光效已經(jīng)超過白熾燈，理論光效可達 2020m／ W；不含汞、鉛等有害物質(zhì)，沒有污染，綠色環(huán)保。 (2) 景觀照明 由于ＬＥＤ不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道家具很好的有機結(jié)合。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。 (6) 視頻屏幕全彩色ＬＥＤ 顯示屏是當今世界上最為引人注目的戶外大型顯示裝置，采用先進的數(shù)字化視巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 頻處理技術(shù)，有無可比擬的超大面積與超高亮度。 LED 作 為汽車燈主要因為其壽命長、低功耗、響應(yīng)速度快等特點。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入 ，故不發(fā)光。當電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出 的光的波長越短。 發(fā)光二極管與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。其中 k 為玻耳茲曼常數(shù)（ 1023? J/K） ， T 為熱力學(xué)溫度，即絕對溫度（單位為 K， 0 K=273℃）， q 為電子電荷（ 1019? C），常溫（ 300K）下，VT =。 2． 2． 3 PN 結(jié)的反向擊穿 如果 加到 PN 結(jié)兩端的反向電壓增大到一定數(shù)值時，反向電流突然增加，如圖 4所示。但它有一個前提條件，就是反向 電流和反向電壓的乘積不超過 PN 結(jié)容許的耗散功率，超過了就會因為熱量散不 出去而使 PN 結(jié)溫度上升，直到過熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。 2． 3 LED的優(yōu)缺點 2． 3． 1 LED 的優(yōu)點 (1) 體積小 LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，使得 LED 不易損壞。比如在低亮度紅色 LED燈中，研究人員發(fā)現(xiàn)其鉛含量超標達到 8 倍，鎳含量也超標 倍。 第三點人眼最不能接受的是藍光和 UV 光 (即紫外線光 )，藍光殺傷人眼活性細胞的能力是綠光的 10 倍，而 UV 光殺傷人眼活性細胞的能力又是藍光的 10 倍，長期 接觸大量低波長的藍光能大量殺傷人眼活性細胞，最終癌化形成斑塊。大電流通過損壞的這串 LED 后，由于通過的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。如果采用恒流式 LED 驅(qū)動方式，由于驅(qū)動器的輸出電流保持不變，除了并聯(lián)在短路 LED 上的這一并聯(lián)支路外，其余的 LED 均正常工作。 3． 1． 2 驅(qū) 動器的選擇 通過以上分析可知，驅(qū)動器與負載 LED 串 /并聯(lián)方式的搭配選擇是非常重要的，以恒流方式驅(qū)動功率型 LED 時，不適合采用并聯(lián)負載 ， 輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負載阻值小，輸出電壓就低，負載阻值越大，輸出電壓也就越高；恒流電路不怕負載短路，但嚴禁負載完全開路；恒流驅(qū)動電路驅(qū)動 LED是較為理想的，但相對而言價格較高；應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了 LED 的使用數(shù)量。 電容降壓電路屬于 一種常見的小電流電源電路，由于其具有體積小、成本低、電流相對恒定等優(yōu)點，常應(yīng)用于 LED 的驅(qū)動電路中。開關(guān)開閉周期為 T，每次閉合時間為 t，則當占空比為 D=t／ T時， LED 的平均電流為： 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 Id =Imax D （ 4） 由式 (1)可 見 ，當 T不變 (即開關(guān)的開關(guān)頻率同定 )時，只要改變導(dǎo)通時間 t，就可以改變 LED 兩端的平均電流， 從而改變 LED 的亮度。 CAT4016 典型應(yīng)用電路如圖（ 8）所示。 LED 的驅(qū)動電路研究設(shè)計 18 4 LED 驅(qū)動電路的 設(shè)計 4． 1 LED 循環(huán)燈 4． 1． 1 循環(huán)燈 電路的設(shè)計 此 循環(huán)燈電路 原理圖如圖（ 10）所示。與此同時三極管 Q2 集電極電壓的下降通過電容器 C2 的作用使三極管 Q3 的基極電壓也下降 ， Q3 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂? 4． 2． 2 基于 LM358 的 聲控旋律燈的設(shè)計 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。 圖 13 聲控旋律燈 實物 圖 4． 2． 3 驅(qū)動電路的測試 測試效果如圖（ 14）所示， 8 只高亮度 LED 會隨著音樂或是其它聲音的節(jié)奏閃動起來，可放置于音響附近，讓燈光為音樂伴舞。 幾個月 來， 魯業(yè)頻 教授都給了我許多無 私的幫助。 成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 巢湖學(xué)院本科 學(xué) 生畢業(yè)論文（設(shè)計） 綜合 評定意見 表 答 辯 委員會 評 定 意 見 終評成績： 答辯 委員會 主席 簽名： 年 月 日 院系 意 見 院長（主任）簽名： 年 月 日