毕业设计（论文）-LED电子节能灯设计.doc

四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） i 目 录 摘 要 1 第 1 章 绪 论 2 第 2 章 电子节能灯简介 3 2.1 led 的发光原理 .3 2.2 led 光源的基本特征 .3 2.3 led 灯的分类 .4 2.4 led 节能灯的优点 .5 2.5 白光 led 开发 .7 2.6 led 的实际应用 .7 第 3 章 led 节能灯的设计9 3.1 设计思路 .9 3.2 所需元器件及功能 .9 3.3 电路工作原理 11 3.4 降压电容驱动电路原理 12 3.5 整流电路 14 3.6 注意事项 14 第 4 章 简单制作节能灯 19 4.1 所需材料 19 4.2 制作原理图 19 4.3 制作流程 19 4.4 检测与调试 20 总 结 .21 参考文献 .22 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 26 页 摘 要 电子节能灯也叫 led 节能灯,也叫半导体节能灯,是一种新光源,显色指数达 90 以 上,光效 100 流明/瓦,色温 4000-6000k,优点寿命长(大于 50000 小时),节能 80%,环保 (无紫外线 频闪 无重金属),显色性好. 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。在 分析节能灯用电子镇流器的基本功能以及灯的启动特性的基础上，分别介绍了电子镇 流器的几种拓扑结构、功率控制方法和启动电路，并对他们进行了分析和比较，找到 其中比较实用、方便的方法。 关键词 节能灯;发光二极管;整流桥 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 26 页 第 1 章 绪 论 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。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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 26 页 第 2 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。 2.1 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。 2.2 led 光源的基本特征 1、发光效率高 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 26 页 白炽灯、卤钨灯光效为 12-24 流明瓦，荧光灯 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 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。 2.3 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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 26 页 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 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。 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）。 2.4 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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 26 页 （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。 （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 led 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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 26 页 （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。 2.5 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。 2.6 led 的实际应用 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 26 页 （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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 26 页 第 3 章 led 节能灯的设计 3.1 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 3-1 所示： 图 3-1 节能灯发光原理图 3.2 所需元器件及功能 1、电容两个 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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 26 页 图 3-2 电容 2、电阻三个 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(uf) 0.470.6811.52 r1 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 r3 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、集成整流桥一个 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。 d1 d4 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: 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 26 页 图 3-3 发光二极管 3.3 电路工作原理 当电容 c1 连接于交流电路中时，其容抗计算公式为： xc = 1/2f c 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： 表 电容(uf) 0.0470.10.220.4712.24.7 理论值 3.26.915.232.469152324 电流 (ma)实验值3.371532.570152325 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 26 页 串联的数量视其正向导通电压( vf )而定，在 220v ac 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。 3.4 降压电容驱动电路原理 如图 3-4 所示为其它形式的电容降压驱动电路: 图 3-4 电容降压驱动电路图 在图 3-4 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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 26 页 图 3-5 在图 3-5 电路中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 3-6 电容降压应用电路 图 3-6 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。 3.5 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 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 26 页 中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压 ui。ui与交流电压 u2的有效值 u2 的关系为： 2 )2 . 11 . 1 (uui 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 2 2uurm 流过每只二极管的平均电流为： r ui i r d 2 45 . 0 2 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： 2 )53(t rc 其中：t = 20ms 是 50hz 交流电压的周期。 3.6 注意事项 3.6.1 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。 3.6.2 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，则阻性元件两端所得到的电压 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 26 页 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。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。 3.6.3 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 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 26 页 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%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。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 26 页 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。 on，串行口控制寄存器 scon，中断允许控制寄存器 ie，中断优先级控制寄存器 ip 等。内部时钟振荡器，全双工方式的串行接口（uart） ，两极中断优先权的 6 个中 断源 5 个中断矢量的中断逻辑。哈佛结构的存储器组织，支持高达 64k 为单周期指令， 支持六种寻址方式。最高时钟振荡频率可达 12mhz，大部分指令执行时间为 1s，乘、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 26 页 除指令为 4s。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 26 页 第 4 章 简单制作节能灯 4.1 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），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。 4.2 制作原理图 图 4-1 制作原理图 4.3 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