【正文】 ...................... 13 3． 2． 1電容降壓電路 ........................................................................................... 13 3． 2． 2 PWM驅(qū)動(dòng)白光 LED ..................................................................................... 14 3． 3 LED集成驅(qū)動(dòng)電路的研究 ...................................................................................... 15 3． 3． 1 LM3404驅(qū)動(dòng)電路 ...................................................................................... 15 3． 3． 2 CAT4016驅(qū)動(dòng)白光 LED電路 ...................................................................... 16 3． 3． 3 MAX1910/MAX1912 電荷泵驅(qū)動(dòng)白光 LED的電路 .......................................... 17 4 LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 18 4． 1 LED 循環(huán)燈 .......................................................................................................... 18 4． 1． 1 循環(huán)燈電路的設(shè)計(jì) ................................................................................... 18 4． 1． 2循環(huán)燈的制作及測(cè)試 ................................................................................. 19 4． 2 聲控旋律燈的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 19 4． 2． 1 LED旋律燈簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 19 4． 2． 2基于 LM358的聲控旋律燈的設(shè)計(jì) ............................................................... 19 4． 2． 3驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 ........................................................................................ 20 5 結(jié)論 ................................................................................................................................. 21 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................1 致謝 ......................................................................................................................................1 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 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(jì) )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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)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(dòng)稍增，電流就會(huì)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(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為 PN 結(jié) ， PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴｜S振春說(shuō)： “即使這樣，我們的市場(chǎng)空間還是很大的。選用合適的 LED 燈透鏡，整燈裝配，并同實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，使最終的結(jié)果具有實(shí)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(chǎng)將更加廣泛，特別在全球能源短缺的憂(yōu)慮再度升高的背景下， LED 在照明市場(chǎng)的前景更備受全球矚目，被業(yè)界認(rèn)為在未來(lái) 10 年成為最被看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)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(diǎn)：超長(zhǎng)壽命，可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)，傳統(tǒng)光源一般為幾千小時(shí)；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，沒(méi)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(shí)間短；對(duì)點(diǎn)燈線(xiàn)路要求低，易實(shí)現(xiàn)調(diào)光和智能控制；耐開(kāi)關(guān)沖擊，適用于頻繁開(kāi)關(guān)場(chǎng)合；高效節(jié)能，現(xiàn)有光效已經(jīng)超過(guò)白熾燈，理論光效可達(dá) 2020m／ W；不含汞、鉛等有害物質(zhì)，沒(méi)有污染，綠色環(huán)保。 (2) 景觀(guān)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(jī)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(dāng)今世界上最為引人注目的戶(hù)外大型顯示裝置，采用先進(jìn)的數(shù)字化視巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 頻處理技術(shù)，有無(wú)可比擬的超大面積與超高亮度。 LED 作 為汽車(chē)燈主要因?yàn)槠鋲勖L(zhǎng)、低功耗、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。 PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入 ，故不發(fā)光。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)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(zhǎng)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(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 幾伏）；工作電流很小（有的僅零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)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(duì)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(shí)，反向電流突然增加，如圖 4所示。但它有一個(gè)前提條件，就是反向 電流和反向電壓的乘積不超過(guò) PN 結(jié)容許的耗散功率，超過(guò)了就會(huì)因?yàn)闊崃可⒉?出去而使 PN 結(jié)溫度上升，直到過(guò)熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。 2． 3 LED的優(yōu)缺點(diǎn) 2． 3． 1 LED 的優(yōu)點(diǎn) (1) 體積小 LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常小，非常輕。燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)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(biāo)達(dá)到 8 倍，鎳含量也超標(biāo) 倍。 第三點(diǎn)人眼最不能接受的是藍(lán)光和 UV 光 (即紫外線(xiàn)光 )，藍(lán)光殺傷人眼活性細(xì)胞的能力是綠光的 10 倍，而 UV 光殺傷人眼活性細(xì)胞的能力又是藍(lán)光的 10 倍，長(zhǎng)期 接觸大量低波長(zhǎng)的藍(lán)光能大量殺傷人眼活性細(xì)胞，最終癌化形成斑塊。大電流通過(guò)損壞的這串 LED 后，由于通過(guò)的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。如果采用恒流式 LED 驅(qū)動(dòng)方式，由于驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的選擇 通過(guò)以上分析可知，驅(qū)動(dòng)器與負(fù)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(dòng)功率型 LED 時(shí)，不適合采用并聯(lián)負(fù)載 ， 輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高；恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開(kāi)路；恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) LED是較為理想的，但相對(duì)而言?xún)r(jià)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(jiàn)的小電流電源電路，由于其具有體積小、成本低、電流相對(duì)恒定等優(yōu)點(diǎn)，常應(yīng)用于 LED 的驅(qū)動(dòng)電路中。開(kāi)關(guān)開(kāi)閉周期為 T，每次閉合時(shí)間為 t，則當(dāng)占空比為 D=t／ T時(shí)， LED 的平均電流為： 巢湖學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 Id =Imax D （ 4） 由式 (1)可 見(jiàn) ，當(dāng) T不變 (即開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率同定 )時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)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(dòng)電路研究設(shè)計(jì) 18 4 LED 驅(qū)動(dòng)電路的 設(shè)計(jì) 4． 1 LED 循環(huán)燈 4． 1． 1 循環(huán)燈 電路的設(shè)計(jì) 此 循環(huán)燈電路 原理圖如圖（ 10）所示。與此同時(shí)三極管 Q2 集電極電壓的下降通過(guò)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(jì) LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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(wú)關(guān)。 圖 13 聲控旋律燈 實(shí)物 圖 4． 2． 3 驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試 測(cè)試效果如圖（ 14）所示， 8 只高亮度 LED 會(huì)隨著音樂(lè)或是其它聲音的節(jié)奏閃動(dòng)起來(lái)，可放置于音響附近，讓燈光為音樂(lè)伴舞。 幾個(gè)月 來(lái)， 魯業(yè)頻 教授都給了我許多無(wú) 私的幫助。 成績(jī)： 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(jì)） 綜合 評(píng)定意見(jiàn) 表 答 辯 委員會(huì) 評(píng) 定 意 見(jiàn) 終評(píng)成績(jī)： 答辯 委員會(huì) 主席 簽名： 年 月 日 院系 意 見(jiàn) 院長(zhǎng)（主任）簽名： 年 月 日