挑战杯论文-360°全覆盖无影照明LED灯研究报告.doc

各专业全套优秀毕业设计图纸题目：360全覆盖无影照明led灯研究报告作者姓名： 作者单位名称：无目 录 摘要：31、研究背景31.1 led固体光源介绍31.2 国内市场led灯发展历程41.3 研究价值及意义42、国内外同类产品研究状况62.1 目前国内外led研究状况62.2 同类产品的优缺点介绍82.3 与本产品相比较、分析93、本产品原理结构93.1 外形结构94、技术关键及创新点124.1 技术关键124.2 创新点125.参考文献：13摘要：本实用新型360照明led台灯，适合于多人共同使用，在多人共同使用时可将三个灯扇旋转构成三棱柱并将其竖直，达到全方位照明。在只有一个人使用的情况下，可以将三个灯扇同时照射一个方向，这样在一定程度上可以在书写、办公时消除阴影区的影响，使书写环境更加舒适，并起到了保护视力的作用。此作品适于艺术陈设、实用，环保健康优势明显。关键词：led台灯；360照明；无影;节能；多人使用 1、研究背景1.1 led固体光源介绍led 作为一种新型的固体光源，具有响应速度快、单色性好、发光亮度和发光效率均较高，容易与集成电路配合使用且体积小、重量轻、抗冲击、耐振动、寿命长等优点，已逐步应用于生活、工业、商业等领域。 同样地，由 led 制成的路灯、隧道灯等灯具与传统的路灯隧道灯也有较大的不同。首先，led 的发光是有方向性的，而传统灯具的光线是分散发射的。其次传统的灯具如钠灯、汞灯等均可以看作是一个点光源，而 led 制成的灯具往往是若干个led 组合成的整列，属于面光源。1.2 国内市场led灯发展历程近年来，发光二极管（led）已开始发挥越来越重要的作用，像手机，液晶显示器，室内和室外的大灯，大型标志和显示，信号及照明，汽车照明灯光等。led 由于效率高，可靠性好，寿命长，变颜色，低功耗的独特优势将很快应用于普通照明中。到2025 年大功率led 将是被普及的照明技术。可见led 灯具发展之迅速。在未来的510年内，用半导体led作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯而进入每一个角落，半导体led固态光源替代传统照明光源已是大势所趋。我国的半导体led产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国,只要政府和业界适当协调整合得当，发展半导体led照明产业是大有可为的。led半导体照明市场潜力巨大，发展前景被广泛看好。 长期以来，由于led光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度led（特别是白光led）的出现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以led为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。1.3 研究价值及意义全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。 目前市场上的led灯琳琅满目，但如何达到更节能、环保是当代人所有研究的课题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。led以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较好的驱动特性、较快的响应速度、较高的抗震能力、较长的使用寿命、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。美国、日本等国家和台湾地区对led照明效益进行了预测，美国55%白炽灯及55%的日光灯被led取代，每年节省350亿美元电费，每年减少7.55亿吨二氧化碳排放量。日本100%白炽灯换成led，可减少12座核电厂发电量，每年节省10亿公升以上的原油消耗。台湾地区25%白炽灯及100%的日光灯被白光led取代，每年节省110亿度电。日本早在1998年就编制“21世纪计划”，针对新世纪照明用led光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、sony、佳友电工等都已有led照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、ge等也投入大量的人力物力进行led照明产品的研究开发和生产。美国ge公司和emcore公司合作成立新公司，专门开发白光led，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发led照明系统。台湾目前的led产量仅次于日本列在美国之前，从1998年开始投入6亿台币进行相关开发工作。2012年05月24日环保部公布了空气质量新标准第一阶段监测实施方案，要求全国74个城市在10月底前完成pm2.5“国控点”监测的试运行。自从该方案实施以来，雾霾天气引起了中国公民的广泛关注。中国目前发电量的73.7%是经过煤、油的燃烧，对led灯研究可以减少中国对电能的需求量，更能缓解pm2.5对环境造成的压力。2、国内外同类产品研究状况2.1 目前国内外led研究状况目前，全球有数百家公司、大学和研究机构从事 led 材料生长、器件制作工艺和相关设备制造的研究和开发工作。居于领先水平的公司主要有日本的日亚、toyota goosey（丰田合成）、sony、三洋，美国的 cree、lumileds、欧洲的欧斯朗、飞利浦等。其中日亚公司是全世界研究和生产 led 的顶尖单位，多年来其氮化镓基 led 的研究和开发水平一直领先其他单位 23 年。他在生产白色 led 的荧光粉材料方面拥有多项专利，在 ingan 白色 led 芯片供应上一直占有统治地位，但专利技术一直控制在内部使用，只销售产品，不转让技术。为早日占领巨大的半导体照明市场，世界上掌握相关技术的公司都已经纷纷和老牌灯泡制造商结盟，如美国 hp 联合了日本日亚和德国西门子、美国 cree、西门子和德国欧斯朗联合；美国 emcore 和 ge 联合；日本的东芝和本田联合等。通用电气、飞利浦、欧斯朗等世界三大照明工业巨头，全都启动大规模商用开发计划，与半导体公司合作或并购，成立半导体照明企业。他们还提出，要在 2010 年前使半导体灯的发光效率再提高 8 倍，价格降低到现价的 1/100。中国大陆目前也有数十家大学、研究机构及公司正在从事大功率 led 的研究和开发，通过国家产业扶持、台商加入及国际巨头的多方推动，led 产业在我国已具相当规模。在技术研发水平上，国内的蓝光芯片指标已达到国外中档水平，个别研发机构的技术水平已达世界先进水平。led 封装技术与国外差距较小，在国际市场上已占有相当大的份额。 2005 年，中国市场 led 的需求量已超过 1000 亿只，其中高亮 led 占 35，普通亮度（中低亮度）占 40，其余为红外（不可见光）led。这当中仅白光 led的市场份额就多达 15 亿元，而考虑到将来其取代普通照明光源，则市场更难以估量（目前各类灯泡的年市场额约为 100 亿美元）。另外，超高亮度 led 近来在技术和产品产业化方面也取得了巨大突破，2001 年市场额约为 12 亿美元，2002 年则约为 16 亿美元。为适应市场对 led 需求的快速增长，我国已将 led 作为“31项国家鼓励发展的电子产品”之一和“20 种鼓励外商投资的电子产品和技术”之一，重点予以发展。经过十余年的发展，我国led 大屏幕产业发展目前也已初具规模，形成了一批具有一定规模的骨干企业。从 1993 年至今，全国 led 大屏幕市场保持持续增长（据台湾 pida 估计，国内显示屏市场年增长率为 40左右）。目前国内主要的led 大屏幕制造厂商的市场范围几乎覆盖整个国内市场，整个行业具有较强的开发能力，国产 led 大屏幕的性价比较高，市场占有率近 100，国外同类产品在我国基本没有市场。四十三届世乒赛主会场天津体育中心、京九铁路、北京西客站、首都机场、浦东机场、昆明世界园艺博览会等重大项目工程，均由国内企业中标。目前国内市场led灯已经加工到很成熟的地步，比如现在大学生普片在使用的led台灯。也有用led组装成的灯泡，是由八条或更多灯带在圆柱形灯泡上围成360进行全方位覆盖照明。2.2 同类产品的优缺点介绍下面的目前市场几款台灯： 目前市场所能购买到的led灯较易随声携带，操作比较简单，亮度较强，在生活工作学习中起到很重要的作用，同时也比白炽灯更加节省电量，是更多的百姓的选择。但是目前市场上所能购买到的不够环保，因为无法做到多人使用的功能，并且照射的区域有限，在一定程度上无法营造最佳的工作环境，是人们的工作状态难以达到最佳，并且目前近视人群越来越多，这根我们使用的led灯有着或多或少离关系，目前的led照明会造成一定的阴影区，使眼睛更用以产生疲劳。2.3 与本产品相比较、分析本产品采用三个led平板灯扇，三个灯扇可以组成灯扇向外的三棱柱，以其中一个为主体，用转动副与两侧的副灯扇相连，可以实现360照明。与其他产品相比较，它拥有360照明，适合于多人共同使用，但消耗的电量只相当于普通一台台灯，在只有一个人使用的情况下，可以将三个灯扇同时照射一个方向，并且在一定程度上可以在书写、办公等同时消除阴影部分，使书写环境更加舒适，并起到了保护眼睛的作用。3、本产品原理结构3.1 外形结构其基本结构由灯座、支架、灯扇组成。灯座与支架，支架与灯扇都分别用铰链相连接，沿铰链中轴可自由转动角度，其一它符合了“折叠”的特点，再者使用者根据自身条件或习惯可调整灯扇水平面之间角度，最基本的人性化设计。灯座的设计简单干净，侧面为一开关和充电插孔。开关可调节台灯的两种亮度。灯座顶部的一角设置了一个小孔笔座，可容一笔插入。灯座内部置有储蓄电源，可供充电。支架由两部分构成，为两个相同长度的支架，分别定义其为上支架和下支架，其中上支架能够嵌入下支架结构中，同时两支架用铰链相连接，使得支架经过z形折叠后能够重合在一起，大大减小了折叠完全后台灯的体积。与以往台灯单一灯扇所不同，此种台灯设计了三个灯扇。三个灯扇为大小尺寸相同的长方形灯扇，定义其中一灯扇为主灯扇，另两个为副灯扇。副灯扇较长的一侧与主灯扇较长一侧用铰链连接。于是三个灯扇形成了三列灯扇并排排列的格局，其中相邻的两灯扇可言铰链中轴转动角度（两副灯扇无连接）。主灯扇又通过铰链与下端上支架连接。三个灯扇的设计：其一，增加了光照强度的同时通过调节副灯扇与主灯扇的角度可达到“灯下无影”的效果。灯下无影即在台灯灯扇下书写时两副灯扇分别从左右两侧发出光线消除手影。其二，可使三个灯扇形成正三棱柱达到“四周照明”的效果。 以上为其结构图，在个人使用时，产品的立体图（1）（2）（3）图为个人使用时的实物图（4）图为多人使用的实物图（此实物模型是经过泰格信tgx-739台灯改装而成）4、技术关键及创新点4.1 技术关键此设计使用三个led平板灯扇，三个灯扇可以组成灯扇向外的三棱柱，以其中一个为主体，用转动副与两侧的副灯板相连，可以实现360照明。还可以将两侧的副灯板转到副灯扇与主灯扇的组合（例如120）可用于学习照明使用。技术的关键之处：三个灯扇直接连接的转动副（模型使用合页代替）要能够在任意角度固定，led灯的疏密排列合适4.2 创新点它拥有360照明，适合于多人共同使用，但消耗的电量只相当于普通一台台灯，在只有一个人使用的情况下，可以将三个灯扇同时照射一个方向，并且在一定程度上可以在书写、办公等同时消除阴影部分，使书写环境更加舒适，并起到了保护眼睛的作用。它将更适合消费者的需求。此设计创新点在于它使用三个led平板灯扇，打破传统台灯只有一个灯扇的构造，更新颖的是三个灯扇可以组成灯扇向外的三棱柱，以其中一个为主体，用转动副与两侧的副灯板相连，可以实现360照明，并且还可以将两侧的副灯板转到副灯扇与主灯扇的组合，形成任意角度全面照明。此台灯可用于学习照明使用，并且它也适合于多人共同使用。在能源战略时代，中国一直坚持走可持续发展之路。本产品在一定程度上，达到了最大程度的节能，为节能减排贡献了一份力量。在照明