led（LighTIng EmitTIng Diode）照明是發(fā)光二極管照明，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子釋放過多的能量，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、綠、綠、橙、紫、白光。LED使用照明產(chǎn)品LED照明器具由光源制成。

1.1 LED概述 1.1.1 基本概念及照明原理 LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化鎵)，GaP(磷化鎵)，GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體的核心是PN結(jié)。所以它有一般性P-N結(jié)的I- N特性，即正向?qū)?、反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正電壓下，電子從N區(qū)注入P區(qū)，空穴從P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合發(fā)光。 所以只是靠近PN結(jié)面數(shù) 以內(nèi)產(chǎn)生。所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù) 以內(nèi)產(chǎn)生。 理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng) 半導(dǎo)體材料與發(fā)光區(qū)禁止帶寬Eg有關(guān)，即 ??? （1.1） 式中Eg電子伏特是單位（ev）?？梢姽?波長(zhǎng)380nm紫光～780nm紅光)，半導(dǎo)體材料Eg應(yīng)在3.26～1.63ev之間。比紅光波長(zhǎng)的光是紅外光。目前有紅外、紅、黃、綠、藍(lán)光二極管，但藍(lán)光二極管成本高，價(jià)格高，不常用[2]。 1.1.2 LED照明的特性 1 極限參數(shù) (1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端的正直流電壓和流過電流的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。 (2)最大正直流電流IFm：允許增加的最大正直流電流。超過此值會(huì)損壞二極管。 (3)最大反向電壓VRm：允許的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。 (4)工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。 2 技術(shù)特征 (1)發(fā)光效率高。LED發(fā)光效率高于傳統(tǒng)燈具。傳統(tǒng)燈具的大部分功耗成為熱損失，LED有色可見光無需過濾，電耗直接轉(zhuǎn)化為光效，發(fā)光效率高。 (2)耗電量少。LED采用

直接驅(qū)動(dòng)，反應(yīng)速度快，可高頻操作。在相同的照明效果下，LED功耗是白熾燈的八分之一，熒光燈管的一半，是節(jié)電降耗的最佳選擇。 (3)使用壽命長(zhǎng)。LED 燈體積小，重量輕，采用環(huán)氧樹脂包裝，能承受高強(qiáng)度沖擊和振動(dòng)，不易破碎。LED燈具的平均使用壽命比傳統(tǒng)燈具長(zhǎng)。 (4)安全性強(qiáng)。LED低熱量，無熱輻射，冷光源，能安全接觸；能準(zhǔn)確控制光型、發(fā)光角度和發(fā)光顏色；不含汞、鈉等可能危害健康的物質(zhì)。 (5)綠色環(huán)保。LED廢物可回收，對(duì)環(huán)境無污染，有利于環(huán)境保護(hù)。 1.1.3 LED與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比， (1)傳統(tǒng)照明設(shè)備 （1.1)白熾燈:白熾燈是歷史最悠久的燈，應(yīng)用廣泛。其發(fā)光原理是基于真空或中性氣體中的燈絲通過電流加熱到白熾狀態(tài)引起的熱輻射發(fā)光現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便，顯色性好；缺點(diǎn)是發(fā)熱大，發(fā)光效率低，使用壽命短。如果電源電壓增加5，燈的使用壽命會(huì)縮短50%。 （1.2）熒光燈：熒光燈家族包括普通熒光燈和緊湊型熒光燈。其原理是利用汞蒸氣在外部電壓作用下產(chǎn)生弧放電，發(fā)出少量可見光和大量紫外線。紫外線還鼓勵(lì)涂在燈管內(nèi)壁上的熒光粉發(fā)出大量可見光。緊湊型熒光燈可逐漸取代白熾燈：節(jié)能高，15W緊湊型熒光燈亮度和75W白熾燈相當(dāng)。壽命長(zhǎng)，平均壽命8000小時(shí)，白熾燈最多只有1000小時(shí)~2000小時(shí)。 （1.3)放電燈:密封在燈泡中的氣體通過兩個(gè)電極放電發(fā)光，所有這些燈都需要配備鎮(zhèn)流器來限制電弧。 (2)新型照明設(shè)備LED 以光能的形式釋放復(fù)合時(shí)獲得的能量。PN發(fā)光原理[7]-[11]。復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去這就是PN結(jié)發(fā)光的原理[7]-[11]。 1.1.4 LED燈具發(fā)光效率高 幾乎所有光譜都集中在可見光上，頻率效率可達(dá)80%-90%，光的單色性好 有色可見光無需過濾即可直接發(fā)出。 表1-1發(fā)光效率對(duì)比

燈具種類 光效/(流明/瓦) 白熾燈 5-10 鹵鎢燈 5-10 熒光燈 40-80 鈉燈 40-110 LED燈 60-250 低功率的LED在相同的照明效率下，光源可以替代高功率的普通能燈。例如，20W的LED燈可替代100W普通能燈30W的LED燈可替代150W普通能燈40W的LED燈可替代200W普通能燈LED單管采用直流驅(qū)動(dòng)，耗電量小，可大幅降低電費(fèi)60%左右(具體能耗對(duì)比表2-2)。LED燈具也可升級(jí)為太陽能供電，適用于供電困難的環(huán)境。智能控制開關(guān)可采用光控和時(shí)間控制，必要時(shí)可打開光源，減少自然光充足時(shí)開燈造成的電力浪費(fèi)。 表2-2路燈電耗對(duì)比 每天照明小時(shí) 年電量(千瓦時(shí)/年) 電費(fèi)單價(jià)(元/千瓦時(shí)) 年電費(fèi)/元 3年電費(fèi)/元 高壓鈉燈 10 54750 0.8 43800 131400 LED照明燈 10 21900 0.8 17520 52560

1.2 聲光控電路概述 聲控延遲開關(guān)是一種節(jié)能電子開關(guān)[12]，可以在特定環(huán)境光下激發(fā)拾音器進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換，控制電器的開啟，延遲后自動(dòng)斷開電源。 特點(diǎn)及功能： (1)發(fā)聲啟控:用其他方式(或吹口哨、喊叫等)在開關(guān)附近發(fā)出一定聲音，即可立即打開燈光和電器，得心應(yīng)手。 (2)自動(dòng)測(cè)光:采用光敏控制，白天或光線強(qiáng)時(shí)不會(huì)因聲音而打開電器。 (3)延遲自關(guān):開關(guān)一旦控制開啟，將延遲幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉，減少不必要的電能浪費(fèi)，實(shí)用方便。 (4)延長(zhǎng)電器使用壽命。 (5)用途廣泛:本產(chǎn)品可用于各種走廊、走廊、衛(wèi)生間、陽臺(tái)、地下室車庫等場(chǎng)所的自動(dòng)延時(shí)照明。 2 方案論證 2.1 電源控制

2-1 整流穩(wěn)壓電路

首先，我們可以看到我們每天使用的220V220由四個(gè)二極管組成的單向橋式整流電路V整流后，交流電送至R電阻，通過R電路限制流量，電容器過濾和穩(wěn)壓管穩(wěn)定壓力，獲得直流穩(wěn)定電壓，保持后電路正常運(yùn)行。 （1）整流： 對(duì)于四個(gè)二極管，從左到右，從上到下，我們將其分為VD1，VD2，VD3，VD4.交流信號(hào)半周時(shí)，二極管VD2，VD3導(dǎo)電，VD1，VD4截止日期；當(dāng)信號(hào)變?yōu)樨?fù)半周時(shí)，VD1，VD4導(dǎo)電，VD2，VD3.截止日期。正負(fù)半周有電流流過后面的負(fù)載電阻，無論是正半周還是負(fù)半周，流過后面負(fù)載電阻的電流方向都是一致的，因此，輸出電壓的直流成分增加，脈沖成分降低。 （2）濾波： 無論哪種整流電路，其輸出電壓都含有較大的脈動(dòng)成分。除了在某些特殊情況下可以直接用作放大器的電源外，通常還應(yīng)采取一定的措施，一方面盡量減少輸出電壓中的脈動(dòng)部分，另一方面盡量保留直流成分，使輸出電壓接近理想的直流電壓。這種措施是過濾器。 并聯(lián)電容器后，在信號(hào)的正半周，當(dāng)二極管VD2、VD當(dāng)3導(dǎo)電時(shí)，當(dāng)二極管導(dǎo)電時(shí)，除了一個(gè)電流到負(fù)載外，還有一個(gè)電流到電容器充電。電容器電壓的極性為上、正、下、負(fù)。如果忽略了二極管的內(nèi)阻，輸出電壓等于輸入電壓。當(dāng)信號(hào)達(dá)到最大值時(shí)，電容器上的電壓也會(huì)因放電而逐漸下降。當(dāng)信號(hào)小于電容器電壓時(shí)，二極管VD2，VD3被反向偏置，因而不導(dǎo)電，于是電容電壓以一定的時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律下降，直到下一個(gè)半周，當(dāng)信號(hào)的絕對(duì)值大于電容電壓的時(shí)候，二極管VD1，VD4導(dǎo)通。 以下結(jié)論可用于電容濾波： ①電容濾波后，輸出電壓的直流成分增加。 ②添加電容濾波器后，輸出電壓中的脈動(dòng)成分降低。這是由電容器的儲(chǔ)能功能引起的。當(dāng)二極管導(dǎo)電時(shí)，電容器充電并儲(chǔ)存能量，然后逐漸放電并將能量傳輸?shù)截?fù)載，因此輸出波形相對(duì)光滑。 ③電容放電時(shí)間常數(shù)