【正文】 學生應完成的任務 （ 1）了解 LED 的光學特性，分析 LED 驅(qū)動電源的研究現(xiàn)狀。為此本論文從 LED家居照明面臨的技術(shù)問題展開研究， 通過 LED 的特點及其應 用領(lǐng)域的分析，設(shè)計出一款適合于家居的 LED 驅(qū)動電源，基于單片機和無線控制模塊 的 LED 智能調(diào)光系統(tǒng)。所以節(jié)約能源和開發(fā)新能源顯得更加重要。 西 南 交 通 大 學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） LED 節(jié)能燈的設(shè)計與研究 THE DESIGN AND RESEARCH OF THE LED ENERGYSAVING LAMP 年 級： 2021 級 學 號： 20219027 姓 名： 高 崇 波 專 業(yè)： 電子信息工程 指導教師： 曾 怡 達 2021 年 6 月 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 I 頁 院 系 電氣工程系 專 業(yè) 電 子信息工程 年 級 2021 級 姓 名 高崇波 題 目 LED 節(jié)能燈的設(shè)計與研究 指 導 教 師 評 語 指 導 教 師 (簽 章 ) 評 閱 人 評 語 評 閱 人 (簽 章 ) 成 績 答 辯 委 員會主任 (簽 章 ) 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書 班 級 電子 2021 級 2 班 學生姓名 高 崇 波 學 號 20219027 發(fā)題日期： 2021 年 02 月 25日 完成日期： 2021 年 06 月 21 日 題 目 LED節(jié)能燈的設(shè)計與研究 本論文的目的、意義 進入 二十一世紀，隨著全球經(jīng)濟和人口的快速增加，能源問題顯得越來越重要，受 到各個國家的高度重視，有些國家甚至為爭奪能源而不惜發(fā)動戰(zhàn)爭。像石油，煤炭等資源，隨著人類的大力開采，這些不可再生資源的數(shù)量越來越少，據(jù)估計石油可供開采的年限為 60 年左右，煤炭可供開采的年限為 220 年左右。 隨著科技的不斷進步，人們發(fā)明了一種發(fā)光效率較高的燈，那就是 LED燈， LED 被公認為是二十一世紀的新型半導體綠色照明光源，具有能耗低、壽命長、響應時間短、安全低壓、環(huán)保、應用靈活、調(diào)節(jié)方便等諸多優(yōu)點。整個系統(tǒng)能夠接收無線信號實現(xiàn)手動和自動調(diào)光，可根據(jù)人體的紅外信號實現(xiàn)自動開關(guān)機功能。 （ 2） 學習并掌握 LED 驅(qū)動電路的設(shè)計以及現(xiàn)有驅(qū)動電路的優(yōu)缺點。 （ 4）用 Protel 繪制出電路圖并進行調(diào)試、測試電路，以驗證其功能。畢業(yè)論文要介紹 LED 的原理及特性、驅(qū)動電路的設(shè)計及應用等。 LED作為一種新型的光源，以其環(huán)保、節(jié)能、效率高等特點，逐漸受到人 們的親睞?，F(xiàn)在 LED 在家居照明方面的成果令人矚目， LED 家居照明是潛力巨大的市場。并設(shè)計一套智能調(diào)光系統(tǒng)，此調(diào)光系統(tǒng)以 STC12C5620AD 為主控器，配合 JF24D無線收發(fā)器，使該系統(tǒng)具有自適應式調(diào)光和手動調(diào) 光功能，并可以感應人體紅外信號實現(xiàn) LED 燈的自動開關(guān)控制。能源危機已經(jīng)成為世界 各國 面臨的最重要的問題，如何合理開發(fā)和高效利用能源成 為各 國家研究人員優(yōu)先研究的領(lǐng)域。 很多國家相繼 推出自己的 投資計劃 。中國現(xiàn)在也在加快發(fā)展 LED 產(chǎn)業(yè)，比如深圳市政府 制定了《 20212021 年深圳市 LED 發(fā)展規(guī)劃》 ,現(xiàn)在深圳集中了很多的 LED 制造商，加快促進中國的 LED走向世界。 根據(jù) LED 在線公司 的 的一項 統(tǒng)計 表明，在 2021 年中國照明市場規(guī)模 達到 120 億美元 左右 （不包括汽車照明），其中 LED 照明產(chǎn)值達到 億 美元， 在今后的 幾年 內(nèi)仍呈現(xiàn)顯著增長 趨勢 。 由于 LED 自身特點 ，原來的電源 不在適用于 LED驅(qū)動。 在開發(fā)的 LED驅(qū)動器中，驅(qū)動器應該具有效率高，過壓過流保護，體積小，易安裝等特點 。 燈光照明的主要目的是為了在光線不足的情況下提供照明 。但在某些情況下，將亮度調(diào)到較暗的程度（ 25%? 50％），可以顯著地減少能量消耗（ 50％ 75％）。 在一些如走廊，廁所燈場所 ，只需要 保持適當?shù)墓饩€， 就 可以 方便人員的通行 和避免安全死角。 西南交通大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 為了使 LED 更充分的體現(xiàn)出它的優(yōu)勢所在 ， 把 調(diào)光技術(shù)應用 在 LED 照明中 可以大大提高 節(jié)能效果。 根據(jù)以上可知 ，在照明領(lǐng)域， LED作為一種新型綠色光源，是未來的發(fā)展趨勢，在 21 世紀將進入 LED 照明為代表的新 時代。 隨著 光電子與微電子 的結(jié)合 ，光電子產(chǎn)業(yè)將 逐步走進人們的生活，進一步改善人們的生活水平，使信息的傳輸更加快捷，可靠，安全。 現(xiàn)在 ， 來自全球的很多 大學 和公司等機構(gòu)開始著手研究開發(fā) LED 材料、器件制作工藝 等 。 這些公司都有自己的專利技術(shù)但他們都是在自己內(nèi)部使用 ，只銷售產(chǎn)品，不轉(zhuǎn)讓技術(shù)。有統(tǒng)計表明，中國在 2021年 LED 的需求量已經(jīng) 超過 1000億只，高亮 LED占 35％，普通亮度占 40％，其余為紅外 LED。這足以證明中國的 LED市場是非常龐大的。近些年來我國加大了 LED 研發(fā)的資金投入，有很多大學和研究所逐步加入 LED 的開發(fā)中來。目前國內(nèi)的LED 大屏幕供應主要是由國內(nèi)的廠家生產(chǎn)，幾乎覆蓋了整個市場。該系統(tǒng)通過 PWM 調(diào)制，應用 光敏感應 、人體感應和無線 接收 模塊，使系統(tǒng)實現(xiàn)：根據(jù) 外界 環(huán)境光照強度自動 調(diào)節(jié) LED 燈的亮度 ；根據(jù)感應人體紅外信號自動 控制 LED燈開關(guān)機 功能；接收無線遙控信號 ，實現(xiàn)模式的切換。 2. 以 LED 驅(qū)動電源為基礎(chǔ)，設(shè)計以 STC12C5620AD 為主控器的其他電路，主要包括：光敏傳感器模塊、人體感應模塊、無線遙控模塊。 人體感應模塊主要用于檢測一定范圍內(nèi)的人體熱釋電紅外信號，通過單片機軟件處理，實現(xiàn)自動開關(guān) LED 燈。 ，主要包括以下三個方面： PWM（ Pulse Width Modulayion Dimming） 調(diào)光技術(shù)的實現(xiàn)：通過改變 PWM 的占空比，調(diào)節(jié) LED 驅(qū)動器的輸出電流，從而實現(xiàn) LED 亮度的調(diào)節(jié)。 無線接收模塊軟件的設(shè)計：主要用切換工作模式， LED 亮度調(diào)節(jié)和開關(guān)機功能。 LED 結(jié)構(gòu)如圖 22 所示，是將半導體材料放在一個有引線支架上，然后用環(huán)氧樹脂密封。 N 型半導體 電子為 多數(shù)載流子， P 型半導體 空穴為 多數(shù)載流子。 由于 空穴帶正 電荷 ，電子帶負 電荷 ，兩種載流子會在交界面復合，一個空間電荷區(qū)在交界面兩側(cè)形成，其電場方向由 N 指向 P，這就是 PN 結(jié) 。當 PN 結(jié) 外加正向電壓時，外電場與內(nèi)電場作用， 其結(jié)果 是 使 內(nèi)電場 減弱 ，從而空穴和電子可以再向?qū)Ψ絽^(qū)域擴散形成穩(wěn)定的電流。 LED 的 IV 特性 IV 特性是 用來表征 LED性能的一個重要參數(shù) 。 (1) 正向死區(qū)（圖 23 中的 oa 或者 o180。段 ）。啟動電壓對于不同材料的 LED 它的啟動電壓值不一樣， GaAs LED 為 1V，紅光 GaAsP LED為 ， GaP LED 為 ， GaN LED 為 。工作電流 FI 與外加電壓是指數(shù)關(guān)系。 在 VFV的正向工作區(qū)， FI 隨FV成指 數(shù)規(guī)律上升。 V0 時 PN結(jié)痂反偏壓； GaP LED 的反向漏電流RI(V=5V)為 0A GaN LED 的反向漏電流RI(V=5V)為 10μ A。RVV??，RV稱為反向擊穿電壓，RV電壓對應的電流RI稱為反 漏電流。由于所用化合物材料種類不同，各種 LED 的反向擊穿電壓RV也不同。所以在恒定的電壓下， LED的電流隨溫度變化而發(fā)生較大變動，將會直接影響 LED 的使用壽命，因此本文中采用 LED 恒流驅(qū) 動。 LED 是一種固態(tài)冷光源，大部分釋放的能量轉(zhuǎn)化為可見光， LED照明的發(fā)光效率可達到 50? 200lm/W，普通白熾燈僅有 12? 24lm/ W，熒光燈 50?70lm/ W，在相同的發(fā)光效率 下 ,LED 耗電量僅為日光燈的 1/3，白熾燈的 1/10。 (2) 使用