声光控自充电led节能灯设计

1、声光控自充电LED节能灯设计摘 要：声光控电路的产品已成为人们日常生活中不可或缺的必需品，就声光控电路的概念设计出声光控节能灯，能自动控制灯光的亮灭。为了实现这个功能，把电路分为五大部分，分为: 电源电路，声控电路，光控电路，单片机控制电路，继电器驱动电路。平常的时候，大家一直使用各种各样的灯，但无论哪种光源，它们的作用都是一样的 - 照明。因此,设计实用方便的照明使我们走向更好的未来。大家在生活中看到的灯光是白炽灯。用在各个地方走廊、阳台、起居室，但说起节能，最需节能就是走廊的灯。平时住在住宅楼的我们应该记得走廊很小，晚上走路很不安全。但是呢如果走廊一直亮着，那么就不可避免的会浪费电。那么就

2、是浪费能源，所以设计一种不浪费电、方便好用的照明体系是就很好用了。这里就是介绍声光控制的电路设计。声光控制由光敏电阻实现。当光敏电阻在背光中时，光会慢慢地熄灭，也就是说，当人走过时。在某些电路中，这个概念也可以就声音的振动来实现。当人走过时，就简单地用手布置灯来自动打开灯，然后人关闭然后熄灭。这为路人提供了便利，在同一时刻也达到了节电和节能的目的;延长灯的寿命。越来越好用。在很多公共基础设施里面，长时间照明的现象非常非常多，这出现了巨大的能源浪费现象。还有就是，因为越来越多切换，墙上开关的坏掉的几率很大，强化了维护量，浪费钱。而我的设计是声光控制照明的设计，我做出了一个声光双控白炽灯节能照明。

3、在该设计中，夜晚有人经过发出声音时，灯会自动点亮并且延时一段时间在熄灭，在白天即使有声音，灯也不会亮。电路原理是驻极体话筒接收到声音和光敏电阻检测到光线比较弱时，经过电压比较器进行电压比较，在经过单片机的控制，从而接通或者断开继电器，继电器的通断接通灯的亮灭。电路经过检测证明该设计有实用价值、性能比较稳定、可以大范围推广、操作更是方便、并且还能节约能源，这种控制方法很好用在楼道宅区、工厂、教学楼、办公室 等公共场所。对低碳环境起到重要的作用。关键词：光电二极管;延迟电路；与非门放大；可控开关。Acousticlight-activatedLEDenergy-savingfloodlightde

4、signAbstract： The products of acoustooptic control circuit have become indispensable necessities in peoples daily life. According to the conceptual design of acoustooptic control circuit, the acoustooptic control energy-saving lamp can automatically control the lighting. In order to achieve this fun

5、ction, the circuit is divided into five parts: power supply circuit, sound control circuit, light control circuit, single chip control circuit, relay drive circuit. Usually, people always use a variety of lights, but no matter what kind of light source, their ability is the same - lighting. Therefor

6、e, the design of practical and convenient lighting enables us to move towards a better future. The light you see in your life is incandescent. Used in all places - corridors, balconies, living rooms, but when it comes to energy saving, the most important thing is the corridor lights. Usually living

7、in residential buildings, we should remember that corridors are very small and it is not safe to walk at night. But if the corridor is always on, it will inevitably waste electricity. So it is a waste of resources, so it is very useful to design a lighting system that does not waste electricity and

8、is convenient and easy to use. Here is the introduction of acoustooptic control circuit design. Acousto-optic control is realized by photoresistor. When the photoresistor is in the backlight, the light will slowly extinguish, that is to say, when people pass by. In some circuits, this concept can al

9、so be realized by the vibration of sound. When people pass by, they turn on the lights automatically by simply arranging them with their hands, then turn them off and then turn them off. This provides convenience for passers-by and at the same time achieves the purpose of saving electricity and ener

10、gy, and prolongs the life of the lamp. More and more easy to use. In many public infrastructures, the phenomenon of long-term lighting is very many, which has resulted in a huge waste of energy. Also, because of more and more switching, there is a great chance that the wall switch will break down, w

11、hich strengthens the maintenance and wastes money. And my design is the acousto-optic control lighting design, I made a dual-control incandescent lamp energy-saving lighting. In this design, when someone passes by to make a sound at night, the lamp will automatically light up and be put out for a pe

12、riod of time. Even if there is sound during the day, the lamp will not light up. The circuit principle is that when the electret microphone receives sound and the photoresistor detects that the light is weak, the voltage is compared by the voltage comparator and controlled by the single chip compute

13、r, so that the relay can be turned on or off, and the relay can be turned on and off, and the light can be turned on or off. The test results show that the design has practical value, stable performance, can be widely popularized, convenient operation and energy saving. This control method is suitab

14、le for public places such as corridors, residential areas, factories, teaching buildings, offices and so on. It plays an important role in low carbon environment. Keywords: nand gate amplification; Photodiode; Controllable switch; Delay circuit.第一章：序言61.1背景61.2国内外趋势713LED简介91.4 LED组成101.5照明定义101.6LE

15、D灯的历史101.7 LED灯的优点11第二章LED灯具体分析122.1发光分析1222 光学优点132.3 LED封装132.4 LED实验测量方法142.4.1正向电压法142.4.2蓝白比法142.5实验装置及数据采集系统152.6 实验结果分析152.7 LED的启动特性162.8 LED灯的使用17第三章 LED灯的具体设计183.1方案设计183.2方案制作20第四章 结果分析224.1实验结论224.2 总结22谢辞24参考文献25第一章：序言面对严峻的能源、环境压力，加快能源节约型和环境友好型社会的建设己成为国家经济和社会发展的战略性决择。发光二极管LED C Light Em

16、itting Diode)拥有节能、环保、寿命长三大优势，是继白炽灯、荧光灯之后的第四代照明光源。据统计，目前照明用电占全球总用电量的19%，利用现有的LED高效照明解决方案至少可减少40%的照明能耗，每次可少排放5.55亿吨二氧化碳。因此，我国在国家科学和技术发展中长期规划纲要中将“高效节能、长寿命的半导体照明产品”列为“重点领域及其优先主题”，把LED光源技术在城市照明、城市景观、交通照明和居民照明工程中的使用作为重大科技节能专项来推广，并列为“十二五”战略性新兴产业。目前LED己广泛使用于背光、显示、通用照明、指示灯、汽车前大灯等领域，正逐步取代传统光源，渗透到人们的日常生活当中。LED

17、的最大特点是，它不需要预热时间，在开关，响应速度快，安全性和光源控制成本低的生活没有影响，使得频繁的切换可能的，而且它在声光控灯被使用。它的最佳光源。因此，人们认为这是跨世纪值得关注的重大事件，它是抢先技术专家高科技领域的制高点也是企业家获取巨额利润的战场。半导体节能声光控制照明在各个领域的新系统设计和研究中显示出强大的推广和使用前景。1.1背景进入一个新的世纪，即21世纪，既要有新作为。我们感受到了发展越来越快的现代技术。对照明的我们需求越来越多，我们就想着逐步的改变它，却越来越强烈。照明改变特别多。它把我们的精神世界弄得越来越好。也许我们忍俊不禁要问：“为什么小光源有如此神奇的用处。”我认

18、为这是因为其结构和发明概念！有多少秘密值得探索和发现？有了这个问题，我们一起选择了去做关于这项研究，并从这里面就可以找到了答案！研究目的：就这项研究，我们希望这项研究能使学生进一步了解照明，进而了解一项科技知识，进而期待走进科学的世界。研究意义：节能的条件下，是人们的使用便利。天黑后，当有人走过楼梯，有声贝的上升时，走廊灯会自动点亮并提供照明。使用声光控制延迟开关来代替旧的开关。当人群进入房屋或走出公寓时，走廊灯会在延迟几分钟后自动熄灭。白天，即使有声音，走廊灯也不会亮，这样可以达到节能的目的。声光控制延时开关不仅适用于居住区的走廊等各个地方。拥有体积小，外形美观，易于生产的优点。可靠的工作等

19、，适用于各种建筑物。走廊里的照明设备。降低能耗，节约能源，关注环境保护是当今世界的主要趋势。消耗高能量并强化温室效应的白炽灯变得越来越不受欢迎。节能荧光灯VS白炽灯，一定前者胜利，但走廊照明限制了荧光灯的使用，因为走廊照明是不可持续的，因此声光控制白炽灯越来越多的出现在走廊照明领域。1.2国内外趋势LED的基本结构是一个半导体的PN结，实验指出:当电流流过LED器件时，PN结的温度将上升，严格意义上说，就把PN结区的温度定义为LED的。通常由于器件芯片均拥有很小的尺寸，因此也可把LED芯片的温度视之为。与现有照明灯具相比，发光作用低，特别是光提取作用低和散热作用差，是LED面临的主要技术瓶颈。

20、目前LED的发光作用仅能达到10一20%，还有80-90的输入能量转换成了热量9,14,36。为了保证器件的寿命，一般要求度在1100C以下，所以散热对LED意义重大，解决散热问题已成为LED产业化的先决条件。M. Arik等研究了LED器件的出光量与器件的关系如图1-3所示，发现当减少时，蓝、绿和白光LED器件的出光量基本呈线性下降，但绿光LED出光量下降的速率比蓝光、白光LED下降的速率快。四元系(AL工nGaP:锢铝磷化稼)红光LED峰值波长与pn结的关系，当pn结减少时，红光LED的峰值波长线性增大。图1-4 (b)是GaN基蓝光LED峰值波长与pn结的关系曲线(试验条件:环境温度40

21、 0C , 5mm蓝光LED。当pn结小于一定温度时，随pn结的减少峰值波长变短;当pn结高于一定温度时，随pn结的减少峰值波长又变长。对于目前商品化生产的白光LED蓝光芯片+荧光粉)来说，如果蓝光波长发生改变，器件输出白光的色度和色温也将发生改变。Philips公司就测试、概率统计得出了LED寿命与关系图Cal，实验用LED型号为:工nGaN Luxeon K2，如图1-5所示，图中的横坐标是器件，纵坐标是器件半衰期，单位是小时。器件半衰期是指LED器件输出的光通量从初始值衰减到初始值的一半时所经历的时间。分析图1-5可知，在结点温度小于120 0C时，虽然电流不同，但是，对器件寿命的影响极

22、小，而当减少到120 0C以上时，对器件的寿命影响急剧加强，而且，电流越大，器件的寿命相对缩短。2001年，M. Arik等10也论述了关于LED器件级和系统级封装过程中的热问题，LED发光的峰值波长和LED的关系着重比较了采用不同芯片材料以及键合技术对LED散热性能的影响;在2003年，建立并分析白光LED中荧光粉颗粒的热模型Ll，并于2004年就有限元分析和实验结果认为，理论上在解决LED封装过程的热问题时候，有许多方法可以使用，但是，在照明用LED封装的实际使用中，当考虑低成本、长寿命、重量轻的时候，传统的热管理方法将很难满足要求。因此，散热对于功率型LED器件是至关重要的。如果不能将电

23、流产生的热量及时的散出，保持PN结的度在允许范围内，将无法获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命。对于LED光源模块来说，每只功率LED点亮时都是一个热源，在LED内部，热量传递的最主要形式是热传导。由于LED高低直接影响到LED出光作用、器件寿命(life time)、可靠性、发射波长等，因此保持LED在允许的范围内，是LED器件使用环节都必须重点研究的内容，也是器件使用设计必须着重解决的核心问题。因此对功率型LED芯片的工作温度和器件热阻进行理论分析和实验研究显得尤为重要。近年来，关于LED封装的热问题，国际上已有很多相关报道，但是，目前，国内外普遍采用的方法是就改变LED基板材料、封装结构

24、和其它辅助工具带走热量的方法来试图解决LED的散热问题随着全球经济一体化，发达国家产业调整步伐进一步加快。普通照明电器产品的生产已转移到发展中国家，中国是一个更很好用在的国家。首先，中国有生产这些产品的条件，其次，劳动力成本相对较低，这使中国逐渐成为照明电器产品的主要出口国。展望未来国内市场，需求将逐年增长。以下强势因素表明，中国的照明市场仍有很大的发展潜力。在基础设施建设方面：加快机场，铁路，港口，城市轨道交通等的发展，每个项目都需要照明。城市照明工程：城市广场，绿地，道路，建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市。就国内外市场需求的预测，中国照明生产企业也必须满足新标准的要求，并为各种照明

25、场所提供相应的产品。 。从国际市场分析来看，虽然我们的出口量逐年大幅强化，但我们的大部分产品仍处于国际市场的中低档。去过法兰克福的人都经历过这种情况。我们的产品仍然超过国际先进水平。间隙。此外，如果出口大量劣质低价产品，也会遇到反倾销诉讼，影响整个行业的出口。因此，我们仍然要大声说出来，质量就是企业的生命。中国已成为全球照明电器产品的主要生产国。我们的目标是成为照明电器产品的强大生产商。我们和发达国家都在照明电气产品的质量，等级，生产工艺，设备，材料和新产品开发作用。有明显的差距。看到我们取得成绩的在同一时刻,我们也可以清楚地了解我们存在的差距并继续取得进展。让我们在业界共同努力，为照明行业的

26、健康发展做出更大的贡献。中国照明协会主席陈燕生于2006年6月19日预测，“LED预计将在五年内广泛使用于普通照明。” 13LED简介随着LED的推广使用，对高亮度LED的需求也日益增加，虽然理论上LED的光电转换作用(Wall-plug Efficiency)可达到100%，但事实上目前LED的电光转换作用。仅为20%左右，仍拥有较大提升空间，因此上升LED的发光作用一直是LED技术提升的重心。LED的电光转换作用主要由内部量子作用(Internal Quantum Efficiency)和外部量子作用(External Quantum Efficiency)两部分组成。内部量子作用是指有源

27、层的光电转换作用，随着外延生长技术和多量子阱结构的提升，目前高质量多量子阱结构(Multiple Quantum Well, MQW)的光电转换作用己经接近100%。外部量子作用主要是指光提取作用(External Light Extraction Efficiency, LEE )，由于外延层材料的折射率比封装材料及空气高出许多，产生的辐射光线绝大多数将在芯片内。各种类型的LED，使用LED进行二次开发的产品以及与LED兼容的产品（例如白光LED驱动器）正在迅速提升。新产品越来越多，许多新兴产业大量出现。特别是在全球能源短缺的背景下，LED在照明市场的前景越来越受到世界的欢迎。在未来10年，

28、它将成为最有前途的市场，最大的市场将成为取代白炽灯，钨灯和荧光灯的最大潜在商品。发展前景也就越来越好1.4 LED 组成LED灯（led灯）由支架，银胶，硅片，金线和环氧树脂五种材料组成。图1 LED内部结构图1.5照明定义发光二极管拥有一般P-N结的I-N特性，即正向导通反向截止和击穿特性。此外，它在某些条件下也拥有发光性质。在正向电压下，电子从N区域注入P区域，并且空穴从P区域注入N区域。进入其他地区的少数民族少数民族的一部分与多数载体多子子组合发光。假设发光在P区发生，注入的电子直接与价带空穴复合发光或首先被发光中心捕获，然后与空穴重新结合。许多类型的发光二极管发射红色，黄色，绿色和隐形

29、红外发光二极管等，就功率可分为低、中和系列发光二极管，此外还有多色，变色发光二极管等。1.6LED灯的历史半导体材料的发光早在一个世纪前就己经被发现，1907年Henry Joseph Round C Marconi Co. , UK发现并第一次报道了该现象14, 1929年，俄国无线电工程师Oleg Vladimirovich Losev申请了第一个关于LED的专利，但是由于没有明确的解释与定义，这个发现很快就被人们忘记。直到1962年，通用电气公司的技术顾问Nick Holonyak与S.F. Bevacqua成功研发了第一款红色LED16，被认为是LED的正式诞生。从此，LED开始了飞速

30、的提升。1968年，第一款商业化的LED产品诞生，仅可发出0.0011m的红外光。但是近年来，发光作用高达1001m/w的商业化高亮度白光LED己经开始出现，就多芯片集成的方法，单颗LED器件的总亮度己经达到上千流明。可以看出在过去30年中，LED发生了革命性的提升，单颗器件所产生的的光通量在每18-24个月便增长一倍，每十年增长20倍。与此同时，单颗器件的价格也在迅速的降低，平均每十年降低10倍。这个趋势首先被Roland Haitz发现并提出m，因此也被成为“海兹定律(Haitzs Law )”。LED是能够将电能直接转换成可见光的半导体发光器件。该材料使用III-V化学元素如磷化镓（Ga

31、P），砷化镓（GaAs）等），并且照明概念是直接转换电能。对于光能，即就电子和空穴的组合向化合物半导体施加电流，能量以光的形式释放，形成发光用处，属于冷光，理论寿命超过100,000小时。最早的LED光源是在20世纪60年代初推出的。当时使用的材料是磷化镓镓（GaAsP），其发射红光（p= 650nm）。当驱动电流为20mA时，光通量仅为几千流明，相应的发光作用约为0.1lm / W.在20世纪70年代中期，引入元素铟（In）和氮（N）以产生绿光（p= 555nm），黄光（p= 590nm）和橙光（p= 610nm），并且发光作用为也强化到1流明。 /瓦。在20世纪80年代早期，出现了砷化镓（

32、GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的发光作用达到每瓦10流明。 LED拥有体积小，寿命长，驱动电压低，能耗低，反应速度快，抗冲击性好等优点。它广泛使用于信号指示，数字显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的提升取得了成功，尤其是白光LED的成功开发。近年来，它生产的照明灯组装有超亮白色LED发光二极管。与传统照明相比，在能耗，亮度和寿命方面无可比拟的优势已成为21世纪的新光源，使其越来越多地使用于灯笼装饰和照明领域。未来，白光LED LED的市场规模和使用将无限广阔，并将进入普通家庭，取代各种传统的室内和室外照明光源。 LED的最大特点是它不需要加热时间，开关次数对寿命没有影响，

33、反应速度快，安全性和光源控制成本低，使得频繁切换可能，它适用于声光控制灯最好的光源。1.7 LED灯的优点荧光灯的发光作用大约是55-80lm/W(Philips公司T8荧光灯的发光作用为72lm/W),而LED的发光作用100lm/W，荧光灯50-70 lm / W，钠灯90-140lm / W，大部分能耗变为热量损失,最近Cree公司的X Lamp XP-G的发光作用已经到130流明/W,而且以后还会越来越好。能耗小：在高频下工作的LED响应速度非常快，拥有完全一样的用处，能耗是白炽灯和荧光灯管的一半的1/8。目前的大数据估计中，世界许多国家将用荧光灯的作用上升多倍的LED取代了白炽灯和荧

34、光灯。每次可减少约等于60亿升原油的能源。那么对基础设施来说，荧光灯的用处相同， LED一个来说的功率为8W，可以转换颜色。使用时间少：该灯的可以用5 - 10年，可大大降低光源的维护成本，避免频繁更换灯泡的痛苦。而且，该照明设备（如灯条塑料和灯壳）的整体包装材料在日晒雨淋下容易损坏，直接影响该照明设备的整体寿命。利用电子光场辐射发光，灯丝会坏。体积小，重量轻是LED的特点，利用环氧树脂封装，高强度机械冲击和振动可以承受，不容易坏。当亮度减半时，单个该发光二极管可以达到过万小时的理论寿命。环保：如果它使用于晚上提供光亮，建筑物的形状和功能也应在而凸显，为好的夜间提供光亮，极大表述了建筑师的想法

35、;就相邻面之间的亮度变化和色差来突出建筑物。轮廓确保建筑物的完整性并拥有良好的立体感;避免使用泛光灯来减少眩光和由此产生的光污染，从而最大限度地减少灯的环境干扰。该是一种全固态发光体。光源尺寸小，可以随意组合，易于开发成轻薄的小型提供光亮产品，并且易于安装和维护。当然，节能也是我们考虑使用该的主要原因。也许该光源比传统光源更贵，但我们可以减少一年的节能光源投资，这样大家每次可以获得几倍的节能净收入，持续久。 光源优质：颜色是纯净的 - 颜色是由半导体PN结本身产生的，纯净和厚实。丰富的色彩 - 三原色和数字技术，可以演变出任何颜色。轻质结构 - 减少材料，减少成本;对光源强度和刚度的要求很少。

36、第二章LED灯具体分析2.1发光分析LED是由III-IV族化合物半导体材料制成，其关键是p-n结。所以说呢LED有了大多数p-n结的VI(伏安)优点，即正向导通、反向截止和击穿的优点。在没有给予偏置电压时，p-n结有了一定的势垒，当给予正向偏置电压时，该势垒被打破，p区的空穴和n区的电子在电压的驱动下向对方扩散，构成少数载流子的注入，并在p-n结附近产生导带电子和价带空穴的复合，产生自发辐射荧。不同半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，所以说呢电子与空穴复合时释放的光子能量大小也不同，释放的光子能量越大，则发出光线的波长就越短。22 光学优点LED灯光线单色性极好:与传统光源全频段的光谱

37、完全完全不一样，LED的光谱狭窄，另外可见发射光内不包含紫外线、红外线，是一种“清洁”光源。原因是半导体的能隙随着温度的提高而陡减，半导体发射的峰值波长随温度强化，即光谱发生红移。该发光亮度近似与正向电流成比例。伴随着电流强化，光的亮度也大致强化。还有就是，光的亮度也与环境温度有关。当环境温度高时，复合作用陡减并且发光强度陡减。正向导通电压的非常小的变化引起正向电流（指数电平）的大的变化，小的反向漏电流和反向击穿电压。在实际使用中，您应该选择。随着温度提高，该正向电压变小，拥有负温度系数。 该消耗功率，里面呢一部分转换为光能，这正是大家所需要的。其余部分转换为热量，导致提高。发射的热量（功率）

38、可表示为。在少电流下，该温升不明显。如果环境温度高，则该的主波长将发生红移，亮度将陡减，并且光的均匀性和一致性将恶化。特别是，点阵和大显示屏的温度提高对该的可靠性和稳定性拥有更显着的影响。所以说呢散热设计非常重要。2.3 LED封装在LED封装时，改进封装材料或者改善封装结构，是提升LED器件发光效率的完美方法，也是最好实现的方法。现在呢，完美的封装结构优化主要包括球形透镜、封装材料折射率改善以及引线框架反射器表面粗化三个方面。考虑散热和光输出。在散热方面，铜基热衬里用于连接铝基散热器，焊点用作芯片和热衬里之间的连接。这种散热方法用处更好，性价比更高。该的长期运行会因光衰而导致老化，特别是对于

39、led，光衰的问题更为严重。在测量LED的使用年限时，使用灯的损坏情况不足以用来作为参考，在这里面技术被引入到LED散热，进行了分析;对LED的特性进行了试验研究与分析，并在相同的条件下，与传统的LED模块进行了热性能比较。LED结点温度测量方法：对的测量现已广泛用于LED电子器件的可靠性研究。2.4 LED实验测量方法方法主要有红外摄像法、正向电压法、管脚法和蓝白比法等，里面呢，红外摄像法是常用的测量分布的方法，但是其成本高，速度慢，而且要求器件是未封装或开封的状态。也就有了，本文对其它几种利用电学和热学性质来测量，而且对已有一些研究的方法进行简单比较。2.4.1正向电压法正向电压法是利用L

40、ED电输运的温度效应，通过测量工作电流下的正向电压来确定。里面呢，T是作为参考的环境温度，Vo是在To下的初始电压;T和竹分别是稳定时的和正向电压。整个测量过程中，电流要保持恒定。系数K可以通过测量两组不同的参考温度和电压得到数据，也可以通过测量多组参考温度和电压作线性拟合得到。2.4.2蓝白比法蓝白比法是利用白光LED的发光光谱分布(SPD)来测量，最大的优点是不需要破坏器件的整体性，是一种非接触的测量方法。从对白光LED的光度色度学影响知道，随着的升高，蓝光LED芯片的发光和荧光粉发光的强度都会下降，而且荧光粉的下降更为显著。这是因为随着的升高，荧光粉的发光效率降低。蓝白比法正是利用芯片的

41、蓝光发光与荧光粉发光随变化的不一致来确定。以上的两种方法，LED结点温度高低直接影响到LED的器件寿命、可靠性，保持LED，在允许的范围内，是LED器件封装和应用必须解决的核心问题。这里将扁平热管技术引入到LED散热的试验研究中，对LED的特性进行了试验研究与分析，并在相同的条件下，与传统的LED铜板散热模块进行了热性能比较。扁平热管由蒸发段、绝热段、冷凝段组成，管内壁上敷设丝网毛细结构吸液芯，LED用导热绝缘胶封装在蒸发段管壁上，热管运行时，液体工质在蒸发段内吸收热量而蒸发，产生的蒸汽从蒸汽腔流入冷凝段，在冷凝段被冷却放出热量冷凝成液体，在毛细结构丝网产生的毛细力作用下再回流到蒸发段，如此形

42、成了一个工质的流动循环和热量传递过程。2.5实验装置及数据采集系统本文对设计的照明用LED的实验测试搭建了实验台。实验中使用了台湾研华公司的ADAM-4018数据采集卡和ADAM-4520转换器建立了热电偶测温的数据采集仪硬件系统。里面呢模块ADAM-4018是16位8通道模拟输入数据记录模块，有6路双端模拟量输入，2路单端模拟量输入。模块ADAM-4520是RS-232/RS-485的转换器。热电偶焊接端与温度测点接触，另一端的铜和糠铜分别接在数据采集ADAM-4018数据正负接口上。以上的ADAM-4520和ADAM-4018都是由稳压电源提供24V电压工作。硬件数据采集系统采用(型号为T

43、型)来测量测点温度。的优点是灵敏度高，在室温-100 0C范围内线性好。热电偶的工作原理是将两种不同成分的导体两端连接成回路，若两端温度不同在回路中就会产生电动势，然后将这种热电势转化为温度值。ADAM-4018模块针对的测温范围为，在此温度范围内，利用模块本身的冷端补偿，可以直接得到由电势差转换而来的温度值。通过测量热电偶两端的电势差，并通过每对热电偶的标定分度表转化为温度值。 数据采集和动态显示的软件系统则基于研华组态王软件作为测试数据监控和测试的平台，该系统可以将数据存入指定的文件，并可以实时显示各测点的温度随时间的变化曲线，便于对实验过程进行监控和调节，对记录的数据采用Excel软件进

44、行分析和处理拟和曲线，分析实验结果。2.6 实验结果分析从实验的数据可以看出，在输入电流恒定情况下，绝大多数半导体器件的正向电压与其结温具有良好的线性关系，只需要测量某下的电压，根据线性关系和某一电压基点即可求出该的准确值。正向电压法就是利用LED电输运的温度效应，通过测量工作电流下的正向电压来确定。试验中我们对输入功率为O.SW(恒定电流为0.14A)的白光LED的初始电压和初始进行了测量，结果如图3-3所示。初始电压是指LED开始通电瞬间(电流固定)时测得的正向电压，初始是指开始通电瞬间时的，近似等于环境温度(试验中使用恒温箱来获得不同的环境温度)。在恒定电流工况下，图3-3显示了试验中初

45、始电压与初始的线性关系。在试验中，LED是使用低电压、恒流电源驱动发光的。如果工作电流和工作电压小，将导致LED发出的光很少，或者由于工作电压和电流太小而不能够发光;反之，如果电流和电压太大将有可能损害LED器件。图3-4显示了在相同的试验条件下，LED工作电压和结点温度随时间的变化过程(对应的LED输入功率分别为O.SW, 1W, 2W, 3W)。Y轴的左边是工作电压，右侧为对应的LED通过观察曲线，很明显，越高，则对应的工作电压越低，然而LED接点温度却不会无限制地增加，这主要是因为平板式热管散热器可以及时地LED结点产生的热量及时地移走。可以看出，对于不稳定过程中，一个工作电压改变将产生

46、一个较大的变化，而的升高又会使工作电压进一步降低，如此形成一个恶性循环，最后由于的过高，导致LED芯片损坏，或者银线的焊锡脱落，从而导致LED芯片失效。在试验中，如果不采用恒流驱动，则工作电压降低的同时，工作电流将相应地升高，从而引起结点温度的进一步升高，也就有了，在此试验中及在工程的实际应用中，为了保证出光量及芯片的不至于过高，一般都采用恒定电流源作为LED驱动电源。2.7 LED的启动特性在LED灯启动和关闭的时候，负荷的突然变化将使蒸发器壁的温度急剧变化，特别是开启的时刻，如果热管不能够在允许的时间内成功启动起来，那么的升高将有可能超过电子设备(包括LED芯片)所能够承受的温度，导致电子

47、器件的烧毁。图3-5为扁平热管冷却LED的启动和关闭时的温度曲线(输入功率分别为1W和3W)。热管的启动性和稳定操作温度是评价用来冷却LED芯片散热的扁平热管的性能的两个非常重要的参数。分析图3-5可知:在输入功率为1W时，热管在7min内能够迅速启动;在输入功率为3W时，热管在5min内能从图3-5也可看出，在启动的工况下，结点温度迅速上升;而在关闭工况下(电源关闭)，结点温度迅速下降。这说明LED结点的热容量很小，如果没有一个很好的散热装置及时把LED结点产生的热量移走，那么热量会很快在LED结点积聚起来。必须有一个很好的散热装置，LED结点的热量才会被及时移走，从而保证器件的安全运行。L

48、ED输入功率由1W变化到3W，再回到1W，最后又回到3W的变负荷工况下，热管冷却LED的温度特性曲线。当热管应用在照明用LED系统散热中的时候，当灯的启动、关闭或者变负荷运行等时刻，加载在热管上的热负荷不可避免地会发生突变情况。这就要求热管散热系统要能够随着LED负荷的变化而及时地响应，否则，负荷的突然增加有可能使蒸发器壁的温度急剧上升，超过LED芯片所能够承受的温度，并最终导致 LED芯片失效。研究结果可知，LED芯片的升高速度非常快，而热管系统本身是一个滞后环节，其对LED产生的热负荷的变化要有一定的滞后响应时间。也就有了有必要对热管冷却LED的变负荷运行特性进行探讨。在试验过程中，通过手

49、动调节恒流源输出端的电流，从而，实现对LED输入功率的控制。分析图3-6可知，在由于LED的输入功率的变化而产生的热负荷突变时，LED结点温度及热管各测点的温度曲线均呈现周期性变化规律，没有出现LED结点温度过高或者热管的蒸发器干涸的现象，这说明，所研究的热管在一定的LED输入功率范围内可以满足LED的散热系统的需要。2.8 LED灯的使用声光控开关适用住宅区楼道、走廊的等需要自动照明的地方,它的功能是:白天光亮控制灯不 亮,晚上光暗由声音控制开启,灯亮后,延时一段时间,自动关闭。它方便实用,易于安装,节能显著。 下面是笔者根据安装在楼道里的声光控开关实际测绘的电路。电路构成:声光控开关电路由

50、四部分构成,电源电路由 D2D5 组成的全桥整流电路、灯泡 H、 R6、R7、C3 组成,控制开关电路由 R3、光电阻 RG、集成电路 1C、单向可控硅 SCR 等组成,声控 放大电路由驻极话筒 MIC、C1、三极管 T1 等组成,时控电路由 D1、R4、C2 等组成。工作原理:白天当光线照射到光电阻 RG,其电阻较小,使得集成电路 1C 的、脚输入低电 平, 脚输出低电平,可控硅 SCR 截止,即使有声响使 MIC 有电信号产生,灯泡也不会亮。夜晚光线 变暗时,光电阻 RG 电阻变大,1C 的、脚输入电压升高,但尚达不到 1C 的开启电平,只有当有声 响时,声控信号使 T1 集电极变成高电位

51、,1C 的、脚输入高电平,脚变成高电平,D1 导通并向 C2 充电,当充电至 1C 开启电压时, 脚输出高电平,可控硅 SCR 导通,灯泡变亮。声响消失后,1C 的 、脚输入电平低于开启电平,脚变成低电平,D1 截止,但充了电的 C2 电压不会突变,维持着 脚输出高电平,可控硅 SCR 导通,灯泡仍亮着。随着 C2 的放电到电压低于 1C 开启电压, 脚输出 低电平,单向可控硅 SCR 截止,灯泡熄灭。声光控开关电路是将市电全桥整流后,用单向可控硅进行控制,不论白天,还是黑夜在单向可控 硅关断状态下,电路中会有微小电流通过串接在整流电路前的灯泡 H,这个电流不足以点亮白炽灯, 如果使用的是低电

52、压小电流的 LED 灯,当微小电流流入 LED 灯后,会发出淡淡的微光,白天、黑夜 都看的很明显。这就是这种电路不能使用 LED 灯得原因。 从上面的电路我们可以看到,当单向可控硅 SCR 关断状态下,它是没有电流流过的。如果把整 流电路前的灯泡H取下,和单向可控硅SCR串联在一起,单向可控硅导通时灯泡H有电流通过正常 发光,单向可控硅关断时,灯泡 H 没有电流,不会发光。彻底解决了 LED 灯不能使用的问题。我们根 据上述方法对楼道里声光控开关电路进行了改进,将灯泡 H 由 15W 白炽灯,改为 3W LED 灯,不仅 增加了亮度,也节约了电能。此类声光控开关在市场上销量大应用广,尽管电路各

53、异,所用元件也各 不一样,但工作原理大致相同。按此方法改造,将白炽灯改用 LED 灯,在提倡建设节约型社会的今天, 有着积极的意义。第三章 LED灯的具体设计声光控节能灯电路由声控电路( 由声音拾取电路、放大电路、滞回比较器构成) ，光控电路( 电压跟随器)，单片机控制电路(由延时电路和逻辑与电路构成) ，继电器驱动电路及电源电路 等部分组成。里面呢声控电路和光控电路是整个电路 的关键部分，作用是将 MIC 输出的微弱声音信号进行放大，并转换成方波信号。最后就单片机的比 较输出来控制继电器的导通，进而控制灯的亮灭。如果时间太长，则应减小电阻器或电容器的值，反之亦然。光电二极管和麦克风的高度也会

54、影响灯的时间。声光控节电开关，日光或灯光亮时，节电开关关闭，灯不亮;当夜晚或灯光昏暗时，省电开关处于准备工作状态，当有人经过开关附近时，脚踏声，声音，拍手等都可以打开省电开关。该开关适用于走廊，走廊，洗手间，厕所等公共场所，以减少电力和延长灯的使用使用年限。它为人们的生活带来了很多便利，并得到了广泛的使用。该电路是使用独立元件的声控延迟电路。就音频放大器放大，使信号足够大;检测音频信号的正半周期，即将音频信号转换为DC信号。在延迟电路被发送到控制电路之后，控制电路控制晶闸管。如果晶闸管断开，则整流器电路负载断开。如果打开，整流器电路负载开启。光敏控制电路将提供光亮转换成电信号，以控制音频信号向

55、后传输。可以看出，电路的灯泡由晶闸管控制，晶闸管由麦克风获得的音频信号和光敏电阻控制，从而实现声音控制和光控制。3.1方案设计检测电路的音频信号是AC信号。晶闸管不受AC信号控制。需要将其转换为直流信号以控制晶闸管。原因是它是一个小信号，它必须反映信号信号值的变化。当灯点亮时，延迟电路需要延迟。检测输出DC电压就延迟电路消失并保持一段时间。保持时间的长度由延迟电路的参数确定。事实上，延迟电路由RC电路组成，时间常数= RC，这是可控电压。控制电路是用于控制晶闸管栅极的开关电路。其输入由延迟端的延迟电路发送的电压控制，输出控制晶闸管的导通，声源产生的声音信号在声电转换器之后转换为弱电信号，信号被

56、放大并发送到处理器进行处理，处理器转换一组完全完全不一样振幅的声波信号和频率分为一个状态。控制信号改变，信号就延迟处理电路达到设计要求时间和设计要求功能，负载动作由执行器直接控制。简单看来，声光控制延迟开关使用声音来控制开关的“接通”。也就有了说呢，整个电路的功能是打开声音信号并成为电子开关的打开动作。声音信号（脚步声，掌声等）由驻极体麦克风接收并转换成电信号，该信号就耦合到基组以进行电压放大，并且放大的信号被发送到门引脚偏置设置电阻。为了使声光控制开关在白天打开，即光线不亮，光控电路由光敏二极管等元件组成，电压当夜晚环境不光时，光电二极管的下降很大。 D5两端的电压很高。更改值可以更改延迟时

57、间以满足完全完全不一样的目的。一个两阶段整形电路，对方波信号进行整形。当充电到一定电平时，信号门输出到高电平，使得单向晶闸管导通，电子开关闭合;当充满电时，它只放电，当放电到一定功率时正常时，门输出为少电平，单向晶闸管关闭，电子开关关闭，打开和关闭完整的电子开关。经过滤波后，它是电路的直流电源，为之供电。直流稳压电源的方框图由完全完全不一样类型的电子电路组成。电子电路需要直流电源才能正常工作，电气设备的直流电源装置称为直流稳压电源。直流稳压电源可将输入电压转换为稳定电压。平滑整流输出的单向纹波电压是滤波器电路的功能。简单的滤波器电路是电容器。由电容滤波器电路处理后的桥式整流电路输出的波形的输出

58、电压波形如下图所示。电压调节器电路的功能是稳定电源的输出电压，并且经常使用电压调节器电路。虽然稳压管稳压电路结构简单，但稳压电路的输出电流小，输出电压不可调。在很多场合下不适用,利用三极管输出电压可调的特点也可以实现稳压的目的。由晶闸管SCR，麦克风MIC和声音控制电路组成声音控制电路。 该灯负载RL串联连接到晶闸管SCR并连接到电源。麦克风将声音信号转换为电信号，并且语音控制电路就声音信号控制晶闸管SCR。光敏电阻的工作概念是基于内部光电效应。当光敏电阻暴露在光线下时，价带中的电子吸收光子能量，然后转变为导带，变成自由电子，在同一时刻产生空穴。当入射光越强，光生电子对越多，电阻越少。当在光敏电阻上给予电压时，流过光敏电阻的电流随着照度的强化而强化。当入射光消失时，电子 - 空穴对逐渐复合，电阻逐渐恢复到原始值，电流也逐渐减小。声光控制延迟开关使用声音来控制开关的“接通”。几分钟后，延迟开关“自动关闭”。也就有了说呢，整个电路的功能是将声音信号转换为电子开关的切换动作。 10引脚输出为少电平，在ICID反转并且灯常亮后，晶闸管由R6打开。（此时，双向电路通电。）在MICR静默接收后，ICIB输出返回高电平，C2就R6缓慢放电。当C2电压降至1/2电源电压以下时（就图中的参数）约一分钟）ICIC反转