声光控LED节能灯设计1毕业论文设计.docx
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声光控LED节能灯设计1毕业论文设计
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一、原始依据（资料）：
LED照明具有节能，长寿，环保，抗震，抗压，体积小，控制方便等特点，是现代照明的发展趋势，从理论上讲，声光控LED照明灯应用在公共建筑的公共走廊等场所照明，可与建筑同寿，可免更换灯头维护。
刘树林，高卫斌，尹卫平，低频电子线路，北京：
电子工业出版社，2003。
周志敏，周纪海，纪爱华，LED驱动电路设计与应用，北京：
人民邮电出版社，2006。
黄继昌集成电路应用300例[M]，北京：
人民邮电出版社，2002。
谢自美电子线路综合设计[M]，武汉：
华中科技大学出版社，2006。
二、设计（论文）内容和要求：
设计内容：
声光控LED节能灯，要求正常光线时，声控部分的控制信号不起作用，当周围光线暗到一定程度时，声控部分的电路控制起作用，且电路滤噪功能要好，能有效地避免色偏。
设计要求：
1．基本要求
（1）电源电路采用无变压器桥式整流稳压（最好是高效的开关电源）。
（2）光控部分采用光敏电二极管。
（3）声控部分电路采用电容话筒。
（4）负载采用新型超高亮27LED。
（5）电路应具有实用、节能，长寿、电路合理、安装方便、可靠性高。
延时时间在30～120秒间可调整。
（6）负载采用多个LED串联或并联，恒压或恒流激励。
2.发挥部分
（1）电路有较好的滤噪性能，抗干扰能力强。
（2）驱动器间采用新型可控集成电路。
（3）由于LED是单向导电电器件，所以要用直流电源或者单项脉冲电流给LED供电。
（4）其他。
三、建议查阅的技术资料：
1.刘树林，高卫斌，尹卫平，低频电子线路，北京：
电子工业出版社，2003。
2.王成安，电子技术基本技能综合训练，北京：
人民邮电出版社，2005。
3.吴润宇，轩荫华，苗银梅等，实用稳定电源，北京：
人民邮电出版社，1997。
4.周志敏，周纪海，纪爱华，LED驱动电路设计实例，北京：
电子工业出版社，2003。
5.蒋金波，杜雪，李荣彬. 自由区面LED路灯透镜设计[J]. 液晶与显示，北京：
人民邮电出版社，2008。
6.罗毅，张贤鹏，王霖等. 半导体照明中的非成像光学及其应用[J]. 北京：
电子工业出版社，2008。
7.王霖，钱可元，罗毅. 新型LED 航标灯光学系统[J]. 光电工程，2007。
8. 丁毅，顾培夫. 实现均匀照明的自由曲面反射器[J]. 光学学报，2007。
9.黄继昌集成电路应用300例[M]，北京：
人民邮电出版社，2002。
天津电子信息职业技术学院页号
（1）
毕业设计（论文）进度计划表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成内容
检查日期
检查人签字
1
2010.5.10
至
2010.5.15
了解题目内容、要求及任务，消化理解课题，整理、理顺设计思路。
能理解课题并理顺思路
2
2010.5.16
至
2010.5.20
明确课题任务及要求，制定计划，查找资料，学习、消化相关资料。
完成资料的查找、部分资料的学习和消化理解
3
2010.5.21
至
2010.5.25
起草论文，论文撰写过程继续查阅、学习、理解相关信息，
明确了论文的要求、格式并开始撰写论文
4
2010.5.26
至
2010.6.08
完成论文初稿，不断充实论文内容，审核电路的合理性与科学性。
初稿完成，还有待进一步充实和修改
5
2010.6.09
至
2010.6.19
LED驱动电路、声光控电路实验及设计电路验证和修正。
能对所设计电路加深理解及参数的修正
6
2010.6.20
至
2010.6.29
完善电路、整理试验结果，绘制电路图，修正论文相关内容。
基本完成计划内容
7
2010.6.30
至
2010.7.10
论文修改并定稿，打印、提交论文，准备并完成答辩。
完成计划内容
系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：
系主任签字：
年月日
天津电子信息职业技术学院页号
（2）
注：
1.本任务书由指导教师填写。
2.签字部分用笔填写,其余各项均要求打印。
（宋体、小4号字）
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目
半导体节能声光控照明灯
学生姓名
童太阳
系别
电子系
专业、班级
电子E09-1
指导教师
齐连运
职称
高级实验师
工作单位
天津电子信息职业技术学院
指导教师
工作单位
实践地点
天津电子信息职业技术学院实验室
交表日期
2010.6.15
1.课题的意义，现状以及发展趋势
21世纪新光源，使得它越来越多地用在彩灯装饰和照明领域。
未来白光LED发光二极管的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内外照明灯具。
LED最大的特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快（约在10^-9秒）、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及运用于声光控灯上的最佳光源。
在地球资源日渐衰竭的今日，环保、节能是当今各产业发展的重心，尤其是需要消耗大量电力的照明产业，在灯种的研发上，更是趋向环保、节能的特性上著眼。
因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的光源对居家照明节能具有十分重要的意义。
由此LED灯的诸多优点在未来有可能取代传统的照明设备，尤其是白光LED，更被灯饰界寄以厚望，是照明产品的新兴光源，有「绿色照明」光源之称，未来将光芒耀眼，发展潜力无限。
白光LED具有体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快等众多优点，却无白炽钨丝灯泡高耗电、发热量大，光效能低，易碎及萤光粉灯废弃物含汞污染环境等缺点，因此十分被灯饰业者看好。
中国照明电器协会理事长陈燕生在2006年6月19日时预测说；“LED可望在5年左右广泛应用于普通照明”。
因此，人们认为这是跨世纪的值得关注的电子革命大事，它既是科技专家争先抢占的高新技术领域的制高点，又是企业家获得巨大利润的战场。
半导体节能声光控照明灯在各个领域的新系统设计、研究等方面显示出了强有力的推广和应用前景。
页号
（1）
2.课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤
（1）门电路介绍
（2）红外发光二极管、光敏晶闸管、双向晶闸管
（3）半导体节能声光控照明灯的整体设计
（4））元器件筛选与检测
3.课题所需的参考书目
（1）刘树林，高卫斌，尹卫平，低频电子线路，北京：
电子工业出版社，2003。
（2）王成安，电子技术基本技能综合训练，北京：
人民邮电出版社，2005。
（3）吴润宇，轩荫华，苗银梅等，实用稳定电源，北京：
人民邮电出版社，1997。
（4）周志敏，周纪海，纪爱华，LED驱动电路设计实例，北京：
电子工业出版社，2003。
（5）蒋金波，杜雪，李荣彬. 自由区面LED路灯透镜设计[J]. 液晶与显示，北京：
人民邮电出版社，2008。
（6）罗毅，张贤鹏，王霖等. 半导体照明中的非成像光学及其应用[J]. 北京：
电子工业出版社，2008。
（7）王霖，钱可元，罗毅. 新型LED 航标灯光学系统[J]. 光电工程，2007。
（8）丁毅，顾培夫. 实现均匀照明的自由曲面反射器[J]. 光学学报，2007。
（9）黄继昌集成电路应用300例[M]，北京：
人民邮电出版社，2002。
指导教师审核意见：
签字：
年月日
系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：
系主任签字：
年月日
页号
（2）
注：
本报告由学生本人填写（打印、宋体、小4号字）。
毕业设计（论文）中期考核报告
毕业设计（论文）题目
声光控LED节能照明灯设计
学生姓名
童太阳
系别
电子系
专业、班级
电子E09-1
指导教师
齐连运
职称
高级实验师
工作单位
天津电子信息职业技术学院
指导教师
工作单位
实践地点
天津电子信息职业技术学院实验室
交表日期
2010.6.15
毕业设计（论文）中期考核内容要求：
依据进度计划对课题的进展情况进行说明。
在完成课题过程中有哪些收获,存在哪些问题。
完成课题的具体安排，列出时间进度表。
注：
中期考核报告占毕业设计（论文）总成绩的10%。
1.进展情况说明
从接受任务书，制定的进度计划，对论文的文献资料进行准备，然后收集实际资料,接受导师毕业实习指导，直至提交实习报告，完成开题报告。
完成论文初稿，完成毕业论文中期检查表，论文定稿，最后提交毕业论文。
2.所存在的问题
通过写毕业论文，从中我学到了之前上专业课时没学好的东西。
虽从专业知识到技术方面得到了很大得转变，解决各种实在问题也有了很大得提高，充分的了解到自己在做声光控LED节能灯的设计中有诸多方面的不足，同时也全方面锻炼了自身的动手能力。
何谓经验？
经验就是把不足的地方努力的把点滴积累起来，从中重新获得的东西，我相信自己以后能做的更好。
3.时间进度表
2010.5.10：
接受任务
2010.5.11至2010.6.30：
修改论文初稿，完成毕业论文中期考核报告
2010.7.1至2010.7.12：
结束毕业设计，并提交老师
2010.7.14：
论文完成
页号
（1）
指导教师审核意见：
签字：
年月日
系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：
系主任签字：
年月日
页号
（2）
注：
本报告由学生本人填写（打印、宋体、小4号字）。
毕业设计（论文）
系别
电子技术系
专业班级
电子E09-1
姓名
童太阳
班级学号
毕业设计（论文）题目：
声光控LED节能照明灯设计
毕业设计（论文）评语：
该学生按时完成毕业论文，论文写的生动形象，完成了一篇很有意义的毕业论文，希望在毕业后能继续保持这种认真的态度，努力在工作岗位中展现自我，发展自我。
指导教师签字：
年月日
毕业设计（论文）总评成绩：
系主任签字：
年月日
声光控LED节能照明灯设计
摘要
常言道“眼睛是心灵的窗户。
”我认为灯则是指引心灵的方向标。
在生活中，我们无时不在地使用着灯，诸如台灯、路灯、日光灯、探照灯、彩灯等等，但不管是什么样式的灯，它们的作用都是一致的——照明。
因此，设计一个既实用又方便的照明灯则是我们人类共同的愿望。
而生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都应该知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值意义的一件事。
该设计主要介绍的是关于声光控的电路设计。
声光控是通过光敏电阻来实现的，当光敏电阻在背光的的时候灯就会慢慢的熄灭，即这时也是人走过了的时候。
在有的电路中这种原理也可以通过声音的振动来实现，当人走过是只需用手轻排一下灯就会自动的亮，人离开后又熄灭。
这样就给路人提供了相应的方便，同时，也达到了节电和节能的目的；延长灯的寿命。
在实际生活中节电节能，能够实现更多的自动化。
在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。
另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量、浪费了资金。
同时，为了加强我们对模拟电子技术，数字电子技术，电子工艺的理解和巩固，我花了一个月的时间进行毕业设计，而我设计的课题是声光控制照明灯的设计，我设计了一种电路新颖、安全节电、结构简单、安装方便、使用寿命长的声光双控白炽灯节能照明灯。
在本设计中介绍了多种声光控路灯控制器的组成、性能，适用范围及工作原理，给出各电路原理图及元件参数选择，节电效果十分明显，同时也大大减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。
白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。
夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有碎发声响，就会自动亮为行人照明，过数十秒后又自动熄灭，节能节电。
关键词：
与非门放大；光敏二极管；可控开关；延迟电路。
声光控LED节能照明灯设计11
摘要11
一、绪言15
1.课题背景15
2.课题研究的目的和意义15
3.国内外概况16
二、LED灯的发展历史16
三、LED灯的优点17
1.发光效率高17
2.耗电量少17
3.使用寿命长17
4.安全可靠性强18
5.环保18
6.其他18
四、LED灯的发光原理、特性18
1.LED灯的发光原理18
2.LED灯的发光机理19
3.LED灯的发光效率19
4.LED灯的光学特性19
5.LED灯电气特性19
6.LED热学特性20
7.大功率LED封装20
8.LED灯的寿命20
五、LED的主要参数20
1.主要参数20
2.LED电学特性20
（1）正向死区21
（2）正向工作区21
（3）反向死区21
（4）反向击穿区21
3.最大允许功耗PFm21
4.响应时间22
六、方案选择22
1.LED利用门电路来完成声光控的调节22
2.采用LM317供电23
3.使用了数字集成电路cd401124
七、总体方案25
1.课题分析25
2.设计方案25
3.方案论证25
4.电路的工作原理26
5.器件的选择及检测方法30
（1）ic选择cmos数字集成电路cd401130
（2）测量方法30
6.安装制作33
八、结果和结论33
1.实验结果33
2.实验结论33
九、总结34
十、谢辞34
十一、参考文献35
一、绪言
随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，用数字电路技术实现灯的自动发亮、节能节电、延长灯的寿命变得越来越重要，而且贴近我们的实际生活。
声光控电路已成为人们日常生活中必不可少的必需品，它不需要开关，当有人经过时会自动的亮；广泛应用于走廊、楼道招待所等公共场所，给人们的生活、带来极大的方便。
因此，得到了广泛的应用。
声光控电路是声音和光控制电路工作的电子开关。
它将声音（如击掌声）和光转化为电信号，经放大、整形，输出一个开关信号去控制各种电器的工作，在自动控制工业电器和家用电器方面有着广泛的用途。
由于，本电路广泛应用于人们的日常生活中，所以，有很大的重用作用。
该电路在设计时应用了仿真软件，来进行仿真然后才确定下来的，虽然用的仅仅是EWB软件，但是在论文中也是比较有特色。
能够使人们在不知不觉中感受方便。
1.课题背景
随着千年钟声的敲响,历史的车轮被推进了一个新的世纪──21世纪。
站在新世纪的门槛上，我们感受到的是高速发展的现代科技。
也因如此，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它。
照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”的生活方式，也充斥丰富了我们的精神世界。
是的，也许你不禁要问：
“为什么一个小小的照明灯有如此神奇的功效”。
我想这要归功它的结构及发明原理啊！
这当中到底包含了多少值得我们去探索，发现的奥秘呢？
带着这个问题，我们共同选择了这个课题，一起从课题研究中找到答案！
2.课题研究的目的和意义
研究目的：
通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。
同时我们也希望这次的研究能让同学进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以内。
从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！
研究意义：
用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。
在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。
声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。
降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。
继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。
节能荧光灯VS白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。
3.国内外概况
由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。
照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。
WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化。
努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。
我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。
随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国又是一个比较适合的国家，一是中国具备生产这些产品的条件，二是劳动力成本比较低，从而使中国逐步成为照明电器产品出口大国。
展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，以下强力因素都预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖。
基础设施建设方面：
机场、铁路、港口、城市轨道交通等讯速发展，每一项工程均需要照明。
城市亮化工程方面：
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。
根据国内外市场需求预测，我国照明电器行业的高速增长期还将继续，对未来的预测如何更加科学化是我们面临的问题。
进一步提高照明产品的质量和档次进一步提高照明产品的质量和档次，这既是当前摆在我们面前的课题，同时也是全行业共同努力的长期目标。
就国内市场需求而言，人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对照明电器产品提出更高的要求。
新的建筑照明标准已完成制订工作，即将批准执行，新标准基本与国际接轨，对不同场合的照明提高了要求，也需要我们
生产企业适应新标准的要求，为各类照明场所提供相应的产品。
从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平，去过法兰克福的人都有体会，我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。
另外，如果大量劣质低价产品出口，还会遭遇反倾销诉讼，从而影响全行业出口，因此我们仍要大声疾呼，质量是企业的生命。
我国目前已成为世界照明电器产品生产大国，我们的目标是要成为照明电器产品生产强国，我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。
看到我们取得成绩的同时，也能清醒地认识我们存在的差距，才能不断地进步。
让我们全行业共同努力，为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献。
中国照明电器协会理事长陈燕生在2006年6月19日时预测说；“LED可望在5年左右广泛应用于普通照明”。
二、LED灯的发展历史
LED是一种能够将电能直接转化为可见光的半导体发光器件，材料使用III-V族化学元素[如：
磷化镓（GaP）、砷化镓（GaAs）等]，发光原理是将电能直接转换为光能，也就是对化合物半导体施电流，透过电子与电洞的结合，能量会以光的形式释出，形成发光的效果，属于冷性发光，理论寿命长达十万小时以上。
最早LED光源问世于20世纪60年代初。
当时所用的材料是砷磷化镓（GaAsP），发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明瓦。
70年代中期，引入元素铟（In）和氮（N），使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明瓦。
到了80年代初，出现了砷铝化镓（GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明瓦。
LED具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点，被广泛应用于信号指示、数码显示等领域。
随着技术的不断进步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，近年来又生产出用超高亮白光LED发光二极管组装的照明灯。
与传统的照明灯相比，在功耗、亮度与寿命方面以无与伦比的优势成为21世纪新光源，使得它越来越多地用在彩灯装饰和照明领域。
未来白光LED发光二极管的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内外照明灯具。
LED最大的特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快（约在10-9秒）、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及运用于声光控灯上的最佳光源。
LED声光控灯是及LED灯和声光控电路为一体，安装方便，使用寿命长，灯口采用国标E27。
LED采用高亮度白光LED，单颗亮度6LM以上，色温，总能耗为2.5W相当于40W白炽灯的亮度。
声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成的自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，LED灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得LED声光控灯低能耗、长寿命。
三、LED灯的优点
1.发光效率高
LED经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。
白炽灯、卤钨灯光效为12-24lmW，荧光灯50-70lmW，钠灯90-140lmW，大部分的耗电变成热量损耗。
LED光效经改良后将达到lmW，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，世界各国都加紧了提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大提高。
2.耗电量少
LED的反应速度快，可在高频操作,同样明效果的情况下，耗电量是白炽灯的八分之一，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替代日本一般的白炽灯和荧光灯。
每年可节约资源相当于60亿升原油。
就桥梁护栏灯而言，同样效果的一只日光灯40W，而采用LED每只的功率只有8W，而且可以七彩变化。
3.使用寿命长
LED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。
单个LED发光二极管，当亮度减半时，理论寿命可达到10万小时。
LED灯具使用寿命可达5-10年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。
而且，LED照明器材的整体封装材料
（如灯带塑料和灯壳）在日晒雨淋下容易损坏，也直接影响LED照明器材的整体寿命。
4.安全可靠性强
LED发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全接触；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；内置微处理器可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术的结合。
LED尺寸小、重量轻、不易破碎、防震以及24V的工作电压等特点，所以在各种环境下都显得十分安全可靠。
5.环保
LED为全固体发光体，抗震动、耐冲击、不易破碎、废弃物可回收,没污染。
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。
当然，节能也是我们考虑使用LED的主要原因，也许LED光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得4-9年中每年几倍的
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