开题报告 1.docx

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开题报告1

开题报告

论文题目：

LED广告灯箱的设计

学生姓名：

胡雪学号：

0800402120

专业：

光信息科学与技术

班级：

08光信1班

指导教师：

石岩

一.本课题研究的背景和意义

LED（LightingEmittingDiode）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。

它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。

LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。

因此它具有一般P-N结的奥尔光电[1]N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。

此外，在一定条件下，它还具有发光特性。

在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。

进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。

除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。

发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。

由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。

理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。

若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。

比红光波长长的光为红外光。

现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。

我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。

多年来，LED照明以其节能、环保的优势，已受到国家和各级政府的重视，各地纷纷出台相关政策和举措加快LED灯具的发展；大众消费者也对这种环保新型的照明产品渴求已久。

但是，由于投入在技术和推广上的成本居高不下，使得令万千消费者翘首以待的LED照明产品一直可望而不可及，迟迟未能揭开其神秘的贵族面纱！

随着国内部分厂家技术和生产成本的降低，LED照明叫好而不叫座的局面行将改变。

价廉物美的LED照明产品，将给中国照明行业带来革命性的冲击，为广大消费者带来光明的福音！

二．国内外研究现状

1．国外研究现状

目前国际上从事照明LED标准化研究的标准组织有国际电工委员会、国际照明委员会和各国对应的标准化组织及相关企业。

国际电工委员会（IEC）和国际照明委员会（CIE）都非常关注LED的发展及相关LED器件的标准化工作。

CIE曾经发表过LED检测方法的技术报告,由于近年来LED产品的技术发展迅速,CIE目前正在对测试方法标准进行修订。

IEC近两年也加大了对LED标准的研究,相继对LED模块、LED连接件及LED控制件提出了标准草案。

由于目前还没有统一的照明LED产品性能方面的国际标准,且各国LED的研究发展速度不同,因此发达国家都在积极准备建立自己的LED标准体系。

美国正在根据照明LED的特性开展照明LED的技术标准和测试方法的研究。

日本则将研究重点放在照明用白光LED的测试方法和技术标准上。

从事LED研究的国内外企业如Lumileds、Philips、Osram等在积极参与国家和国际标准化工作的同时,也制定了自己的企业标准,规范了照明LED的光电参数,如电压、电流、光通量、色坐标、色温、显色性、寿命等指标。

2.国内研究现状

从2000年开始至今，国内的LED照明产品的成功应用，更多的集中在以显示、指示、色彩变化多的照明领域，如交通信号灯、应急灯具、影视舞台灯具、机场跑道灯具、户外景观灯具等，很少涉及功能性照明产品或普通环境用照明产品。

而LED路灯因其发展中存在的各种技术问题及使用方面的问题，使得LED路灯推广并不顺利。

在市场的作用下，部分LED路灯生产企业逐渐冷静下来，减少或放弃了LED路灯的进一步投入，LED路灯热度有所下降。

三．本课题的基本内容

文章简要叙述了LED照明的工作原理及技术发展过程。

根据广告灯箱照明系统的特殊要求，详细叙述了LED在广告灯箱照明系统的应用与发展，从广告灯箱照明的原理入手，以案例的形式系统分析了LED在广告灯箱照明系统的应用。

四．存在的问题

1.由于中国目前暂无LED照明行业标准，因此没有相应的

规范来对其品质进行约束。

2、要想进一步提升大功率LED灯具寿命，需要从散热、电

容器件的选用、电路布局等多方面进行技术突破。

3、国内绝大多数LED照明产品并未取得任何认证，大家多

半抱着侥幸的心理游走在政府的“试点”工程项目上。

LED广告灯箱的特点及制作方法

一LED广告灯箱的特点

1、LED灯箱采用超薄设计；2、采用高质量led光源，灯箱长久可靠耐用，寿命长，维护费用极为低廉；3、多样化设计，灵活多变的闪动方式,更显广告效果；4、低压直流供电，省电、安全，铝合金外框，安全环保。

超薄灯箱：

是近年来迅速发展起来的一种新型的灯箱，它应用独特的导光板技术。

使用普通荧光灯管或LED等作为光源。

该产品具有薄、亮、匀、省的特点---薄,指厚度尺寸小;亮,指光源在同样功率条件下亮高;匀,指发光面光线均匀;省,指节能，用导光板制造的超薄灯箱比普通灯箱节能60～70％。

采用导光板所形成的背光模组，组合多种多样的外框材料而制成的一种多功能的新的广告载体，集超薄、时尚、节能、光照度均匀舒适、安装维护简便等优点于一身，适用于任何商业区域。

形状有单面牌、双面牌、弧形牌和指示牌等。

适用范围LED灯箱广泛适用于商场、理发、美容连锁店面、火车站、高速公路收费站、停车场、宾馆、娱乐场所、银行影楼等地方。

主要特点是：

1、外观精美，超薄超轻。

灯箱最薄可薄至2厘米，最轻可轻至0.5kg;2、比传统灯箱节能70%以上。

国际领先的照明工艺技术，使光照更集中，更高效节能；3、独有灯箱防闪动功能，灯管使用寿命更长；4、变线光源为面光源，光照度更为均匀、更柔和、视觉更舒适；5、自然光线拟真色彩设计，图像更加逼真悦目，视觉效果更加卓越；6、高科技导光板技术设计，其原理及效果可媲美笔记本电脑的LCD显示器；7、充分利用材料的逆光透射特性，光释出率高，光线传播更均匀、自然；8、快速开启设计，更换灯片更简单、更快捷；用途：

广泛应用于商场，超市、银行、连锁店、饭店酒楼、餐厅、机场、码头、地铁、车站、婚纱影楼、展览展示工程等行业。

超薄灯箱是采用液晶显示器、液晶电视背光源技术导光板生产原理的新型灯箱，在各汽车卖场、内衣品牌连锁店广泛应用起到了良好的示范作用，各大电器厂家终端卖场的超薄灯箱既满足了商家兼顾白天与夜间效果，色彩艳丽，因节能比传统灯箱节能70%以上，同时符合政府节能环保要求；又降低成本，又创造良好广告效益。

超薄灯箱优点：

1、超薄灯箱的光源高效利用，比传统灯箱节能70%以上，可极大降低营运成本，同时符合政府节能环保要求，光照度均匀舒适、柔和、高亮度发光，提升了产品的广告效果，传统灯箱内装置一排日光灯管，画面亮暗不均、有阴影，易出现“排骨”现象，影响广告效果。

2、外观超薄、美观，结构坚固导光板解决了传统灯箱因过于笨重而使用受限的缺陷；厚度在1厘米和4厘米之间，导光板超薄灯箱厚度为25~45MM，传统灯箱为120~180MM，极限降低占地范围。

安装及维护方便、更换灯片更简单、更快捷，五分钟内便可自行更换，使用了较少的灯管，节省了灯管和镇流器的换修成本。

可极大降低安装维修工时，降低维护成本。

3、保护广告画面导光板不发热，避免了灯管对画面的烘烤，确保灯箱在使用过程中安全、画面不褪色，不变形。

4、品质稳定可靠,导光板的使用寿命为达到8-10年

2、LED灯箱，LED电子灯箱的制作:

系统组成

1.LED灯管

2.太阳能电池组件部分（包括支架）

3.控制电路

4.储能设备

5.灯箱及光学优化部分

1.白光LED

发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低。

安全可靠性强。

反应速度快，单元体积小，绿色环保。

同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命却是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品。

2.太阳能电池

太阳能电池通常由半导体硅材料制成。

其作用是把太阳能直接转换为直流形式的电能，是光伏阵列中光电转换的最小单元。

由于单个太阳电池的功率极小，因此一般不单独作为电源使用。

实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。

光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。

3.控制电路

当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，为了满足模块化和将来升级的需要，我们团队决定选用可编程单片机实现。

太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。

基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。

4.储能设备

太阳能供电系统中，储能设备的性能好坏直接影响系统的综合成本及运行好坏和使用寿命

目前有两种方案，超级电容，和铅酸蓄电池。

超级电容具有免维护，容量大，寿命超长等优点，但投入大，且未商业化生产。

为成本和使用维护计，本设计采用具有相对容量大，价格低，设计紧凑，自放电率低，无记忆效应，寿命长，基本免维护特点的阀控铅酸蓄电池。

5.灯箱及光学部分

1、制作：

使用黑色铝塑板、PVC板、亚克力板、塑料板、或者其他绝缘材料，用电钻或者雕刻机打出想要显示的字样或者图案，孔的大小要让亮管紧紧的插进去。

 2、串联连接亮管：

把亮管按＋－、＋－、......＋－、＋－串联焊接或用手扭紧，不能有松动的地方，产生一个正极（作个标记A＋）和一个负极（作个标记K－）。

注：

二极管长脚为“＋”（正）极，短脚为“－”（负）极。

还可用亮管后部（帽沿）有个小缺口的地方为“－”（负）极这一标识,来区分＋－方向。

 3、亮管分组（串）：

按照不大于附表中各种颜色的亮管所能串联的最大数量进行分组串联，例如每组串联红色亮管不应多于96---105只/组，每组串联蓝色亮管不应多于59---63只/组，每组串联绿色亮管不应多于66---70只/组。

4、联接电阻：

按附表所示将适当数量的电阻串入各组串联亮管中，电阻无正负极之分，电阻一端接各组串联亮管中的引出极：

“－”（负）极，电阻另一端接到亮管控制器的负极（电阻务必接到控制器的负极上）。

亮管每个支路的电流最好调整在19mA±1mA,电阻选用1k/2w,如5k,可以用5个阻值为1K，功率为2W的电阻串在一起连接。

  5、连接控制器：

将各组串联亮管的正极接入控制器的公共正极（红线）端，各组串联亮管引出负极接入控制器的各控制负极（绿线、黄线、黑线、白线）端。

  6、调试：

检查连接无误，通电后会亮起来，简单测量方法，用万用表直流电压50V档，测量其中一个1K电阻上的电压约在15-20V（最好小于18V），超出20V再增加一个1K电阻。

为便于调试测量，可将控制器花样接于长延时间隔状态，此时控制器输出为大比例长亮、短灭状态。

线路调试好后用热熔枪给整个线路封上热熔绝缘胶,以防止电路脱焊,漏电,短路。

  7、维护：

如果灯组不亮，用万用表直流250V档，黑表笔接控制器各负极（绿线、黄线、黑线、白线）端，红表笔接控制器红线公共正极，如果指示跳动在200-220V，说明控制器正常；黑表笔不动，红表笔依次测量每个亮管两端的电压，如果某个亮管两个脚电压差别非常大或无电压，说明这个亮管损坏，更换后再试。

注:

根据亮管的个数,选用合适的电阻值数值,每路电流控制在20mA左右。

七、参考文献

1、赵剑涛,田泽正灯箱广告控制电路的设计[J].河南职技师院学报,2000,（03）

2、LED与广告灯箱标识与照明系列之二[J].广告大观（标识版）,2008,（04）

3、李爱仙,杨泽世,屈素辉,刘伟.美国的照明系统及照明产品能效标准[J].中国标准化,2000,（08）

4、李爱仙.国内外照明产品标准概述[J].世界标准化与质量管理,2000,（02）

5、高飞.我国高效节能照明产品生产及应用现状[J].电气技术,2005,（11）

6、朱裕良.浅谈路灯及广告灯箱用控制器[J].中国照明电器,2000,（07）

7、日本电球型LED照明市场成长将超乎预期[J].稀土信息,2010,（05）

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10、李佳.LED电子产品广告行业的璀璨明珠[J].生意通,2009,（11）.

11、李世平.LED立体发光字运用评解[J].广告大观（标识版）,2006,（05）.