电子节能灯设计.doc

《电子节能灯设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子节能灯设计.doc（39页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、陕西航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目： 电子节能灯 所属系部： 电子工程系指导老师： * 职 称： *学生姓名： * 班级、学号: *专 业： 电气自动化2010年 5 月 28 日陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目： 电子节能灯任务与要求： 1.画出电路图、PCB图以及叙述工作原理 2.提出改善意见时间： 2008 年12 月 11 日 至 2009 年 5 月 29 日 所属系部： 电子工程系学生姓名： * 学 号： *专业： 电气自动化指导单位或教研室： 电子系教研室指导教师：* 职 称： *年 月 日引言 众所周知白炽灯是爱迪生的重要发明这个重要的发明使人类

2、从此告别了黑暗迎来了光明。但是白炽灯太耗电了它大概只有不到十分之一的能量才变成了光能其它都是热能白白的被浪费掉了。所以人们都在想办法要用新的光源来替代白炽灯。节能灯就应运而生了。由于它相比而言便宜又好制作所以就得到了大量的应用有逐步取代白炽灯的趋势。节能灯的两极是普通的钨丝。钨丝通电发热后就能发射出电子。在灯管两侧加上比较高的电压形成电场这些电子就会在灯管里被加速形成有一定速度和能量的电子流。 灯管是被抽成真空的，里面充有汞，就是我们称为的水银。在灯管通电发热的情况下这些水银从液态蒸发就变成了气态。形成游离状态的汞原子。电子流中的电子以一定速度打在汞原子上使汞原子受到激发变成激发状态的电离子。

3、称为发生了阶跃，激发状态的汞过了很短的时间就自发地回落到原来的状态同时释放出紫外线光，紫外线光不能用来照明。于是我们在灯管的内壁涂了一些荧光物质在紫外线光的轰击下荧光物质受到激发以后就能发出比较自然的光线可用于我们照明。由于汞的沸点很低，在常温下即可蒸发，废弃的荧光灯管破碎后，立即向周围散发汞蒸气，瞬时可使周围空气中的汞浓度达到每立方米1020毫克，国家规定的汞在空气中的最高允许浓度为每立方米0.01毫克。它还可以随着空气而流动。一旦进入人体的汞超过某一阈值，就会破坏人的中枢神经系统，造成对身体的极大危害。汞进入人体后很难被排除。其实含汞照明灯在使用过程中一般没有什么污染，污染主要是报废后电光

4、源被随意丢弃，破裂造成汞扩散到空气中，危害人体健康，污染环境。由于回收困难和回收价值太低，加之它还有许多的其它弊病，所以唯一的办法就是淘汰它。于是，便有了新的节能灯-电子节能灯。摘要本论文阐述了对电子节能灯既LED节能灯的基本结构、一般分类、发光原理、简单的设计与制作、实际应用、以及未来的发展前景。我们运用了简单的发光二极管来作为光源，将市电转化后得到恒流稳压电源直接使二极管发光，达到节能的目的。关键词:节能灯 发光二极管 电容 电阻 整流桥AbstractIn this paper, the electronic energy-saving lamps for energy-saving L

5、ED lights not only the basic structure, the general classification, light-emitting principle, design and production of simple, practical applications, as well as prospects for future development. We use a simple light-emitting diodes as a light source, the City has been transformed direct current po

6、wer supply so that light-emitting diodes to achieve the purpose of energy conservation.Key words: Energy-saving lamp Light-emitting diodes CapacitanceResistance Bridge rectifier目录第一章 电子节能灯简介711 LED的发光原理712 LED光源的基本特征813 LED灯的分类914 LED节能灯的优点1115 白光LED开发131. 6 LED的实际应用14第二章 LED节能灯的设计1521 设计思路1522 所需元器

7、件及功能1623 电路工作原理1824 降压电容驱动电路原理2025 整流电路222. 6 注意事项23261发光二极管23262滤波电容23263白光LED的特性参数25第三章 简单制作节能灯2911所需材料2912制作原理图2913制作流程2914检测与调试30总结31谢辞32参考文献33第一章 电子节能灯简介电子节能灯又叫LED节能灯，LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧

8、树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。随着发光材料的开发和半导体制作工艺的改进白光LED的发展迅速它已经趋向取代传统的照明白光LED的光效已经由以前的20lm/w上升到了45lm/w.由于白光LED具有的长寿命、无污染、低功耗的未来LED还将逐步替代荧光灯、白炽灯成为下一代绿色照明光源. 来LED还将逐步替代荧光灯、白炽灯源。随着LED产业的技术进步、成本的进一步降低，以及人们对环保、安全、节能等要求的不断提高，LED在特种领域的应用规模将不断扩大，在人们的工作生活中扮演越来越重要的角色。

9、 11 LED的发光原理发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。 12 LED光源的基本特征 1、发光效率高 白炽灯、卤钨灯光效为12-24流明瓦，荧光

10、灯5070流明瓦，钠灯90140流明瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED光效经改良后将达到达50200流明瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。 2、耗电量少 LED单管功率0.030.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.53.5伏，电流1518毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的LED替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯

11、40多瓦，而采用LED每支的功率只有8瓦，而且可以七彩变化。 3、使用寿命长 采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达10万小时。LED灯具使用寿命可达510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。 4、安全可靠性强 发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。5、有利于环保 LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没

12、有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。 13 LED灯的分类1 LED灯按发光管发光颜色分类按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。2 LED灯按发光管出光面特征分类按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、 10mm

13、及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为2045。（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590或更大，散射剂的量较大。3 按发光二极管的结构分类按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构

14、。4 按发光强度和工作电流分类按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。14 LED节能灯的优点1、节能， 白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。2、长寿，寿命可达10万小时以上,对普通家庭照明可谓一劳永逸。3、可以工作在高速状态.节能灯如果频繁的启动或关断灯丝就会发黑很快的坏掉。4、固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，基本上用不着考虑散热。

15、5、LED技术正日新月异的在进步，它的发光效率正在取得惊人的突破，价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。6、环保，没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装，不用厂家回收都可以通过其它人回收。总结：很明显，只要LED灯的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯泡所取代。目前国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯泡了。7、配光技术使LED点光源扩展为面光源，增大发光面，消除眩光，升华视觉效果，消除视觉疲劳。8、透镜与灯罩一体化设计。透镜同时具备聚光与防护作用，避免了光的重复浪费，让产品更加简洁美观。9、大功率LE

16、D平面集群封装，及散热器与灯座一体化设计。充分保障了LED散热要求及使用寿命，从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计，极具LED灯具的鲜明特色。10、节能显著。采用超高亮大功率LED光源，配合高效率电源，比传统白炽灯节电80%以上，相同功率下亮度是白炽灯的10倍。11、超长寿命50,000小时以上，是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺共晶焊，充分保障LED的超长寿命。12、无频闪。纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。13、绿色环保。不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染。14、耐冲击，抗雷力强，无紫外线（UV）和红外线（IR）辐射。无灯丝及玻璃外壳，没有传

17、统灯管碎裂问题，对人体无伤害、无辐射。15、低热电压下工作，安全可靠。表面温度60（环境温度Ta=25时）。16、宽电压范围，全球通用。85V 264VAC全电压范围恒流，保证寿命及亮度不受电压波动影响。17、采用PWM恒流技术，效率高，热量低，恒流精度高。18、降低线路损耗，对电网无污染。功率因数0.9，谐波失真20%，EMI符合全球指标，降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染。19、通用标准灯头，可直接替换现有卤素灯、白炽灯、荧光灯。20、发光效率可高达801m/w，多种色温可选，显色指数高，显色性好。15 白光LED开发对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白

18、光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。 目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉，其最好的

19、发光效率约为25流明/瓦，YAG多为日本日亚公司的进口，价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光效率较差。从表中也可以看出某些种类的白色LED光源离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄色粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三颜色荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机机会。但此处三基色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。现在,金融危机严重冲击着欧美经济，国内外企业为寻求新市场都已将目光转向中国国内市场，而相对于传统的照明行业必将有更多企业逐步转向

20、具有增长优势的LED节能灯市场。利益趋势让更多的企业进入LED节能灯市场，其竞争必将越来越烈，国内厂商若要在新兴产业中分一杯羹，提高技术实力与保证产品优质是必不可少的元素。LED节能灯要在国内市场普及还需一定时日，这也是国内厂商快速提升自我的良好时机，把准市场脉搏、开足马力研发具有竞争优势的产品，才能抢占新兴产业制高点。1.6 LED的实际应用1、 景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。 2、汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车

21、内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。 3、背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。 4、交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、能耗低等优点，在交通信号灯市场的需求大幅增加。厦门市自2000年采用第一座LED交通信号灯后，如今全市100多座交通信号灯已有近70更换为LED。上海市则明文规定，新上的交通信号灯一律采用LED。 5、户外大屏幕显示：由于高亮度LED能产生红、绿、蓝三原色的光，LED全彩色大屏幕显示屏在金融、证券、交通、机场、邮电等领域备受青睐。近两年，全彩色LED户

22、外显示屏已代替传统的灯箱、霓虹灯、磁翻板等而成为主流，尤其是在全球各大型体育场馆几乎已成为标准配备。 6、特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。第二章 LED节能灯的设计21 设计思路现在家庭用的白炽灯多为几十瓦的，耗电大已成为大家最关心的问题，虽然市场上已经出现了节能灯这种产品，但光效却不怎么好，我们这里采用了最简单的二极管发光来取代日光灯的想法，大家都知道小型发光二极管发出的光是微弱的，但1+1=2的道理告诉我们，多个发光二极管同时放出光源就会产生

23、更大的光源，并且他的功率极小，发热低，不容易损坏，成本低廉等特点完全可以让我们用它来代替日常照明。工作原理可以简单的说为将市电先转化为220V直流电，经过滤波后得到恒流温压电，接入二极管使其发光。工作原理图如图1所示：图122 所需元器件及功能1、电容2个图1中有3个电容，C1作用为降压和限流，电容的特性是通交流、隔直流。C2C3的作用为滤波，其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压。其实C3是可以取掉的，只用一个就可以了。图22、电阻3个 电阻R1为泄放电阻，其作用为：当正弦波在最大峰值时刻被切断时，电容C1上的残存电荷无法释放，会长久存在，在维修时如果人体接触到C1的金属部分，有强

24、烈的触电可能，而电阻R1的存在，能将残存的电荷泄放掉，从而保证人、机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关，一般电容的容量越大，残存的电荷就越多，泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表，供设计时参考：C1取值(uf)0.470.6811.52R1取值1M750K510K360K200300K电阻R2为限流电阻，作用是限制电路中的电流，它串联在电路中起限制电路中的电流的作用。（如发光二极管电路中串联的电阻）。当负载电流增大时，流过限流电阻的电流同样增大，由于该限流电阻存在一定的阻值，根据欧姆定律，则该电阻两端的电压降同样增大，等同于负载两端的压降相应减小，起到保护负载不受大电流冲击的作用。电阻R

25、3为压敏电阻(或瞬变电压抑制晶体管)，作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉，从而保护LED不被瞬间高压击穿。3、集成整流桥1个整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电，通常电源中采用的整流桥除了这种单颗集成式的还有采用四颗二极管实现的，它们的原理完全相同。D1D4的作用是整流，其作用是将交流电整流为脉动直流电压。4、小型发光二极管若干 发光二极管是一个单向导电器件。只允许电流从正极流向负极，只有正向接入时才导通并发光，反向接入则截止不通。作用是用来做光源。下图是其结构图:图323 电路工作原理电路工作原理：当电容C1连接于交流电路中

26、时，其容抗计算公式为：XC=1/2fC 式中，XC表示电容的容抗、f表示输入交流电源的频率、C表示降压电容的容量。流过电容降压电路的电流计算公式为： I=U/XC式中I表示流过电容的电流、U表示电源电压、XC表示电容的容抗。在220V、50Hz的交流电路中，当负载电压远远小于220V时，电流与电容的关系式为： I=69C 其中电容的单位为uF，电流的单位为mA下表为在220V50Hz的交流电路中，理论电流与实际测量电流的比较：电容(uf)0.0470.10.220.4712.24.7电流(mA)理论值3.26.915.232.469152324实验值3.371532.570152325串联的数

27、量视其正向导通电压(Vf)而定，在220VAC电路中，最多可以达到80个左右。组件选择：电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值，在220V,50Hz的交流电路中时，可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容。 D1D4可以选择IN4007。滤波电容C2C3的耐压根据负载电压而定，一般为负载电压的1.2倍。其电容容量视负载电流的大小而定。24 降压电容驱动电路原理如图4所示为其它形式的电容降压驱动电路:图4在图4电路中可控硅SCR及R3组成保护电路当流过LED的电流大于设定值时SCR导通一定的角度从而对电路电流进行分流使LED工作于恒流状态从而避免LED因瞬间高压而损坏。图5在图5电路中

28、C1R1压敏电阻L1R2组成电源初级滤波电路能将输入瞬间高压滤除C2R2组成降压电路C3C4L2及压敏电阻组成整流后的滤波电路。此电路采用双重滤波电路能有效地保护LED不被击穿损坏。 图6图6是一个最简单的电容降压应用电路电路中利用两只反并联的LED对降压后的交流电压进行整流可以广泛应用于夜光灯按钮指示灯要求不高的位置指示灯等场合。25 整流电路将交流电压变换为单向脉动的直流电压。在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电

29、压u2的有效值U2的关系为：在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 流过每只二极管的平均电流为：其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。2.6 注意事项261发光二极管发光二极管的亮度与其工作电流If有关，一般当If=1mA时起辉。随着lf的增加亮度不断增大。但当lf5mA后亮度增加不显著。另外，发光二极管的最大工作电流一般为2030mA，超过此值将损坏发光二极管。因此，工作电流lF应在520mA范围内选择，为节省电能,一般选择lf=5mA。 发光二极管的反向击穿电压一般在5V左右。使用中不应使

30、发光二极管承受超过5V的反向电压,否则发光二极管将被击穿损坏。262滤波电容滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两

31、端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。 电容降压实际上是利用容抗限流。

32、而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。采用电容降压时应注意以下几点： 1、根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。2、限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。3、电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。4、电容降压不适合动态负载条件。5、同样，电容降压不适合容性和感性负载。6、当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。263白光LED的特性参数 从目前的LED产品的机理和结构来看以下几个方面是用来衡量LED优劣的特性

33、参数。 (1)电流/电压参数(正、反向) LED的电性能具有典型的PN结伏安特性不同的电流直接影响LED的发光亮度和PN结的结温。在照明应用中为了获得大功率的LED灯往往将许多个发光二极管通过一定的串并联方式组合在一起相关的各个LED的特性必须匹配在交流工作状态还必须考虑其反向电特性因此必须测试它们在工作点上的正向电流和正向压降以及反向漏电流和反向击穿电压等参数。(2)光通量和辐射通量 发光二极管单位时间内发射的总电磁能量称为辐射通量也就是光功率(W)。对于照明用LED光源我们更关心的是照明的视觉效果即光源发射的辐射通量中能引起人眼感知的那部分当量称作为光通量V(1m)。 辐射通量与器件的电功

34、率之比表示LED的辐射效率；光通量与器件的电功率之比表示LED的发光效率单位lm/W。由于LED是定向出射光如果从照明效果来评价其照明性能更明显。LED的出射光到达工作面的有效光通量与总光通量之比表示为LED的光利用系数。显然照明用LED的光利用系数比普通各向发光的照明光源要高一些。(3)光强和发光角 无论是应用于显示或照明工程的LED其光强及其空间分布都是十分重要的参数.。LED灯的定向发光特性对于某些局部或定向照明往往会达到非常好的照明效果。LED的发光强度指在给定方向上单位立体角内所发射的光通量： I= d/d(cd) (2-1) 光强分布曲线如图1所示是表示LED发光在空间各方向的分布

35、状态。在照明应用中计算工作面的照度均匀性和LED灯的空间布置光强分布是最基本的数据。对于空间光束为旋转对称型分布的LED用一个过光束轴平面上的曲线表示即可。对光束为椭圆形分布的LED则用过光束轴及椭圆形长短轴的两个垂直平面上的曲线来表示.对于非对称的复杂图形一般用过光束轴的六个以上截面的平面曲线来表示。发光角(或光束角)通常用半强度角1/2表示即在光强分布图中光强大于等于峰值光强1/2时所包含的光束角度。 (4)光谱功率分布 LED的光谱功率分布表示辐射功率随波长的变化函数它既确定了发光的颜色也确定了它的光通量以及它的显色指数。通常用相对光谱功率分布S()表示光谱功率沿峰值两边下降到其值的50

36、%时所对应的两个波长之差2-1即为光谱带。 (5)色品坐标 选三原色红(R)、绿(G)、蓝(B)：X=R/(R+G+B)Y=G/(R+G+B)Z=B/(R+G+B) (2-2) 由于X+Y+Z=1所以只用给出X和Y的值就能唯一地确定一种颜色。这就是通常所说的色度图为了使坐标值能直接表示亮度大小国际照明协会规定采用另一种色度坐标X、Y、Z与R、G、B间存在线性换算关系。 下表特征点对应的色坐标值和色温 ，光源点 X坐标 Y坐标 色温(K) A 0.4476 0.4074 2854 B 0.3484 0.3516 4800 C 0.3101 0.3162 6800 D 0.313 0.329 65

37、00 E 0.3333 0.3333 5500 (6)色温和显色指数 对于白光LED等发光颜色基本为“白光”的光源用色品坐标可以准确地表达该光源的表观颜色。但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起。人们经常将光色偏橙红的称为“暖色”比较炽白或稍偏兰的称为“冷色”因此用色温来表示光源的光色会更加直观。 光源的发光颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时则称黑体的温度为该光源的色温(color temperature) T单位为开(K).对于白光LED其发光颜色往往与各种温度下的黑体(完全辐射体)的色品坐标都不可能完全相同这时就不能用色温表示。为了便于比较而采用相关色温(CCT)的概念。也就是当光

38、源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近即在1960CIE-UCS色品图上的色品差最小时则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温R1。 用于照明工程的LED尤其是白光LED除表现颜色外更重要的特性往往是周围的物体在LED光照明下所呈现出来的颜色与该物件在完全辐射(如日光)下的颜色是否一致即所谓的显色特性。 1974年CIE推荐了用“试验色”法来定量评价光源显色性的方法它是测量参照光源照明下和待测光源照明下标准样品的总色位移量为基础来规定待测光源的显色性用一个显色指数值来表示。CIE规定用完全辐射体或标准照明体D作为参照光源并将其显色指数定为100还规定了若干测试用的标准色样。 根据在参照光

39、源下和待测光源下上述标准色样形成的色差来评定待测光源显色性的好坏。光源对某一种标准色样品的显色指数称为特殊显色指数R1。R1=100-4.6Ei (2-3) 式中Ei为第i号标准色样在参照光源下和待测光源下的色差。CIE推荐的标准色样共有14种。其1-8号为中等饱和度、中等明度的常用代表性色调样品第9至14号样品包括红、黄、绿、蓝等几种饱和色、欧美的皮肤色和树叶绿色。在一些特殊场合使用的LED光源必须考核其特殊的显色指数。第三章 简单制作节能灯11所需材料1M，100欧电阻各一个，0.33UF/400V电容一个，4.7UF/100V电容一个，集成整流桥一块，24个白色小功率发光二极管（1W），

40、PCB电路板两块。螺旋灯头一个，能反射光线的等座，与灯座相配的灯罩。12制作原理图图713制作流程首先焊接LED灯板部分，制作前先将LED的所以焊盘仔细磨擦一遍，这样可以清除PCB上的氧化层，确保焊接可靠。然后将白色LED按照PCB上标注的极性仔细插入PCB，注意：引脚长的那根脚插入PCB上标有“+”的孔中，千万不能插反。 在焊接LED时请一定要选用不漏电的30W尖头电烙铁，可以先焊好LED的一个引脚观察LED的位置，如果不正可以融化焊锡时扶正，确认位置正确后焊接另一个引脚。焊接要干脆果断，焊接时间不能过长，应控制在2秒以内，否则，LED有可能被损坏。 焊接完灯板后焊接电路板，这里一定要注意，

41、千万不能将元器件接反了，一切完成后先对其进行调试，调试没问题则将PCB板上的电源引线接到灯头上，然后用胶进行固定，到这里还没有制作完成，需要调试产品是否漏电，如果没有，那么我们就做出了LED节能灯。14检测与调试1、首先检查各元器件是否完好。2、制作完成后先用12V电压对其性能做下调试。3、然后检查是否有漏电等异常。4、接入电源后观察是否有异常现象。5、将电源不断开/关看是否有问题。6、观察电表看是否达到节能目的。总结经过了5个月的毕业设计，深有感触啊。我们组直到最近几天设计完成，其他组的同学有的早早就做完的了，而我们却一直忙的没时间，回来后每天一直搞到凌晨34点才吃饭，吃完就接着做，一个毕业

42、设计而已，可以想象搞开发是如何的不容易了，工作更是不简单，生活不是我们在寝室里所想象的那样，首先自己的事情主要还是靠自己，虽然合作也同样重要，有一个好的合作伙伴也是不容忽视的，现在的很多工程、项目或者开发都是一个团体共同努力，每一个成员都要用功，一个项目或课题决定在几个人手里，那是不健康的、没有什么刚好的前途的，从本次课程设计的目的来看，收获也是不少的，它使我们对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解，也让我们知道了，光分开使不够的，从外面学到的知识要把形成一各整体，这也很好的训练了外面对开发一个项目应该有怎样的思路和准备更清晰。来学校三年了，无论是从C语言课程设计到金工实习，还是从电

43、子实习到现在的数电课程设计，每一次自己都觉得有一个进步，虽然有些方面自己做不出，但可以从老师和其他同学那里学到更好更多的东西，他们从另一个方面透析了自己的困难，这是很重要的，它让我学会了怎样学习别人的长处并把它变成自己的长处。有这样的机会和收获，要感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让自己有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路，虽然自己走出来的路要崎岖的多，但觉得踏实、放心。谢辞经过将5个月的节能灯毕业设计，终于完成本次任务，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，因为这次设计真的让我长进了很多。 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，比如在本次设计制作中

44、，所有LED都是一串联形式做负载，这样就造成了，其中1个坏掉，其他的也就起不到作用的弊病，如果以串并联两中形式加入到电路中，效果应该会更好。这次的课程设计中，使我意识到在以后的工作中，要理论联系实际，把所学的理论知识用到实际当中。在这四周里我之所以能顺利的完成本次毕业论文的设计，是与很多人的帮助和支持分不开的。 本课程的设计是在王刚老师的悉心指导下完成的。在此我非常感谢王老师在毕业设计过程中给予我的指导与帮助。感谢陕西航空职业技术学院电子工程系全体老师的教导和培养，在此向各位老师致以最诚挚的谢意。同时也感谢同学给予我的帮助和支持。由于时间和知识水平所限，论文中必然会有一些疏漏和不妥之处，恳请各

45、位老师和同学批评指正。参考文献1.康华光 模拟电子技术 北京:高等教育出版社,2006.101-150.2.邹其洪 黄智伟 高嵩 电工电子实验与计算机仿真 北京:电子工业出版社,2003.3.董 平 电子技术试验 北京：电子工业出版社，2003.84.陈尔绍 LED节能灯的设计与制作 北京：人民邮电出版社，1999，105.黄贤武 曲波 刘文杰 发光二极管的应用 成都：电子科技大学出版社1997，66.郭永贞 电子技术实验与课程设计指导模拟电路分册 南京：东南大学出版社2004，10，5陕西航空职业技术学院毕业设计（论文）答辩成绩评定书系部 电子工程系 专业电气自动化技术 设计（论文）题目 电子节能灯的设计 成绩总评_学生姓名 李祥 学号 06321-14 指导老师 王 刚 职称 讲师 评阅老师 职称 答辩委员会