LED节能灯安装实验报告

                                          应用技术学院机械1001：王森

一、   实验目的:

本次实训的目的是通过本次LED节能灯实训使学生能够了解电子产品的生产过程和生产工艺，掌握常用电子元器件识别和检测的一般方法，掌握电子产品焊接的基本技能和制作PCB板的相关技能，并能使用PROTEL软件绘制电路图。了解工厂生产、管理、经营模式和理念，具备一定的工厂概念和生产经验，为以后从事相关的工作打下一定的基础。

二、   实验内容：

          1、了解LED的发展过程，什么是LED

2、解PCB的制作过程

3、电路图和PCB图的对照分析，各个电路元件的详细分析。

4、LED节能灯制作，制作过程中常出现问题的分析。

5、总结实验，编写实验报告及总结。

三、   实验材料：

发光二极管  电阻  电容  二极管  节能灯灯板  节能灯电源板

四、   实验步骤：

1、   了解LED灯

什么是LED灯：LED即半导体发光二极管，LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保；是新一代固体冷光源，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。无闪直流电，对眼睛起到很好的保护作用，是台灯，手电的最佳选择。

LED的发展历程：LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

　　   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。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，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。

　　       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。

　　      最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

　　       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（λp=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。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。

上个世纪60年代，科技工作者利用半导体PN结发光的原理，研制成了LED发光二极管。当时研制的LED，所用的材料是GaASP，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的LED，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光LED仅在近年才发展起来，这里介绍有关照明用白光LED。

2、  PCB制作

（1）、.裁板、手动打孔训练

     裁覆铜板的步骤、操作注意事项；手动打孔的操作步骤、要领及合格要求。

（2）、用PROTEL软件绘制LED节能灯原理图和PCB图

     介绍PROTEL使用方法和绘制原理图、电源PCB图的步骤方法。

 

图1  LED节能灯原理图

 

图2  LED节能灯电源PCB图

（3）、数字雕刻技术和自动打孔

     介绍雕刻机雕刻文件的生成和雕刻的操作步骤；雕刻机自动打孔的设置和操作步骤。

（4）、激光光绘机原理和制作菲林胶片

     介绍激光光绘机的原理和制作菲林胶片的参数设置及操作步骤，胶片显影、定影。

（5）、覆铜板的抛光水洗

    介绍抛光水洗的原因及抛光机的使用和操作步骤。

（6）、丝网印刷蓝油、烘干

     丝印蓝油的原理、操作步骤、注意事项；烘干机的参数设置和安全注意事项。

（7）、曝光、显影、脱膜

     曝光的原理、操作步骤；显影原理、参数设置、操作步骤；脱膜的原理、参数设计、操作步骤。

（8）、蚀刻、丝印阻焊油墨

    蚀刻原理、参数设置、操作步骤；丝印阻焊油墨的操作步骤，注意事项。

（9）、热转印技术、PCB工艺流程总结

    热转印的原理、操作步骤；PCB工艺流程总结：覆铜板→下料裁板→打印PCB图到热转印纸上→热转印→蚀刻→钻孔→焊接。

3、电路图和PCB图的对照分析，各个电路元件的详细分析。

什么是隔离变压器：隔离变压器属于安全电源，一般用来机器维修保养用起保护、防雷、滤波作用。 隔离变压器原边和副边电压可根据要求订制。首先通常我们用的交流电源电压一根线和大地相连，另一根线与大地之间有220V的电位差。人接触会产生触电。而隔离变压器的次级不与大地相连，它的任意两线与大地之间只有输入电压的一半。所以当人触电时，这样就相对比较安全。其次还有隔离变压器的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的，这样就有效的对变压器的输入端（电网供给的电源电压）起到了一个良好的过滤的作用。从而给用电设备提供了纯净的电源电压。

白光LED工作电压：当正向电流高至10mA时，正向电压的变化很大。变化的范围大约为800mV(有些型号二极管变化会更大一些)。电池放电引起的工作电压的变化会改变色彩，因为工作电压的变化改变了正向电流。在10mA正向电流时，正向电压大约为3.4V(该数值会随供应商的不同而有所不同，范围3.1V~4.0V)。

二极管IN4007：角带为阴极  正向压降0.56V  耐压1000V  电流1A;

电容：电压250V  10uf  电解电容  有极性  有耐压值  角带最近的为负极  盖上为防爆阀     CBB22334J: 最大电压400V  薄膜电容  33表示数值 4表示数量级  J表示精度等级

电阻：黑（0）棕（1）黄（2）红（3）橙（4）黄(5)绿(6)蓝(7)紫(8)白(9)

     四环的：前两环为有效数值 第三环为倍率 第四环为误差

     五环的：前三环为有效数值 第四环为倍率 第五环为误差

4、     LED节能灯制作，制作过程中常出现问题的分析：

（1）电子元器件的质量检测

插件和贴片电阻器、电容器、二极管、集成电路的标识方法和功能；检测是否是合格的元器件。

（2）常用电子元器件的焊接练习

手工焊接的条件、步骤和方法的介绍；简单介绍波峰焊和回流焊。

（3）LED工艺流程设计

介绍LED工艺流程设计的原则、方法和注意事项。

（4）LED节能灯电源板焊接及测试

焊接LED节能灯电源板：4个电阻，2个电容，4个二极管，知道原理和组装步骤方法及安全注意事项；测试电压并记录。

（5）LED节能灯灯板焊接及测试

    焊接38只led灯，知道原理和组装步骤方法及安全注意事项并检测焊接效果。

（6）LED节能灯组装及调试

将焊接好的灯珠、电源板、灯罩、灯头和电源线总装成LED节能灯成品并检测和调试

5、总结整个实验过程，分析自己出现的问题，明白自己的不足之处，总结出原因，编写实验报告和总结。

五、总结及心得：

通过实习操作，发现了自己在实验过程中出现的问题，明白了自己缺少那方面的知识和不足，获得了必要的技能和技巧，基本掌握元器件的认识和焊接、电子工艺的装配和调试、知道了PCB板制作方法和流程（裁板、PCB板数字打孔、手动打孔、PCB板热转印技术、制作PCB板菲林胶片、刷PCB板、丝印蓝色感光油墨、烘干、曝光、显影、酸性蚀刻、清洗PCB板、脱膜、丝印阻焊油墨、焊盘曝光、刷版、喷助焊剂、丝印字符），了解了LED的发展，认识了电阻、电容及二极管的作用，动手完成了LED的装配，知道了各个电路元部件的安装方法。在实习过程中贯彻理论与实践相结合的原则，严格要求和训练，增强自己的动手能力和吃苦耐劳的精神，在本次实验中学习到很多实践的知识，明白了理论和实践结合的重要性，增强的自我动手能力，在以后的学习中要多注重实践，把理论知识在实践中结合起来，做到全面发展，提升自己的综合能力。

六、附LED装配工艺过程卡片，指导装配过程。

第二篇：LED灯实验报告

电子工艺实训——LED

学院：

专业：电子信息科学与技术

年级：

姓名：

一、实验目的

电子工艺实习课程通过课堂教学，让学生了解一般电子电路设计及制作工艺知识；通过实际训练，学生自已动手，掌握一定操作技能并制作实际产品，使学生初步接触生产实际，得到基本工程训练；同时进行工程意识和科学作风培养；为学习后续课程和其他实践教学环节，以及从事实际工作奠定基础。

1.        熟悉使用Protel DXP软件。

2.        掌握Protel DXP的原理图设计系统的基本功能和应用技巧。

3.        掌握印制电路板系统的基本功能和应用技巧。

4.        掌握手工制作印刷电路板的方法。

二、实验内容

1.在Protel DXP软件平台上，熟练运用SCH常用库及SCH常用工具栏，完成图1所示电路图的原理图设计，使用电气法则检查原理图，以确保电路的正常电气连通。

                            

            图1 电路图

2.采用自动布局与手工布局相结合，并辅以自动布线、手动布线，调整元件位置同时兼顾布线的可靠性、合理性等因素。

三、实验(设计)仪器设备和材料清单

1、计算机

2、Protel软件

3、热转印机

4、覆铜板等

5、高速小钻机

6、切板机

7、各种电子元器件

8、万用表等仪器仪表

四、实验步骤

1.         实验前准备：①确定元件所在元件库；②熟悉元件封装方法

2.         完成原理图设计，检查原理图的连接正确性。

3.         原理图如下所示：

4.   生成和检查网络表，将SCH元件导入PCB编辑器。

5.   完成单面印制电路板的设计：采用自动布局与手动布局相结合，并辅以自动布线、手工布线，调整元件位置同时兼顾布线的可靠性、合理性等因素。

可得到的图形如下所示：

 

6，将上述所得到的pcb图形拿到打印机上进行打印，为了能够节省资源，尽量将图形的比例调小一点，但也不应过于小而看不清楚图片。调好比例之后，就将其用硫酸纸打印出来。

7，再按照所打印出的图形的大小，裁一块与其大小比例适中的电路板，将这张图形纸黏在电路板上，并用双面胶将其固定住。

8，接着将该电路板放到曝光机中，先进行抽空，接着便进行曝光。

9，大约曝光140秒（或者短一些，依情况而定），取出电路板，撕下图纸观察电路板，若能够较清晰的看到上面有相应的绿色的电路图，则表明曝光成功，反之则表明曝光不明显，甚至是失败。

10，将曝光成功的电路板放到显影机中进行显影（温度若较高，显影的时间会较短，反之所需的时间会较长），应注意、仔细观察显影的情况，一旦图形显示清晰则应立即取出，并用清水冲洗干净。若时间过长，则会因显影过度而使得图形显影不清晰，甚至几乎看不到。

11，再将显影好的电路板放到刻录机中进行刻录（这一般都需要较长的时间），几分钟之后，观察电路板上的电路图是否清晰的刻录上去，若还不是很清晰的，或者还有铜的，应继续让其进行刻录，直至出现清晰的图形。

12，接着对电路板进行钻孔，应根据孔的不同大小，选择不同的钻孔机进行钻孔。

13，钻孔之后，按照原理图，对电路图进行排版和焊接。必须遵循的一个原则是：小的元器件先进行排版和焊接，接着是中等型的，再者是相对较大的器件，以此类推。

14，接着便是对制作好的电路板进行验证，即将其接入电源，观察二极管是否能够正常的发光，并且是一闪一闪的，此时电路板就真正的完成了。

15，若验证的结果是二极管不发光，或者是只发光却不闪的，则应对电路版进行仔细的检查，检查是否存在着虚汗点，或者是原理图出错，或者是元器件接错等。直至找出二极管不能正常闪光的问题所在为止。

五、实验结果与分析

    结果：通过接入电源进行验证，二极管能够正常的闪光。

分析：LED补光灯是使用LED发光二极体对被摄物体进行补光，LED灯由于能耗低亮度高一般用在拍照手机或数码摄像机上，用于光线不补时的补光。由于 LED发光二极体的亮度远低于真正的闪光灯，所以只能起到“补光”的作用。现在有些手机已经用上了和照相机一样的闪光灯，比如Sony Ericsson的K790c，用的就是氙气闪光灯，效果要比LED补光灯好，但是不能像LED一样常亮当作电筒用。

LED闪光灯的原理：LED并不是通过原子内部的电子跃变来发光的，而是通过将电压加在LED的PN结两端，使PN结本身形成一个能级，然后电子在这个能级上跃变并产生光子来发光的。

六、实验总结 

实验中存在的问题及措施：

1，   最初的电路图（.pcbdoc）中的名字和学号是粉红色显示的，这将会使得最后的显影与刻录时，名字和学号将不会出现在电路板上的。

     

措施：应在底层的情况下写入名字和学号，此时显示的颜色是蓝色的，这样才能够使其在最后刻录之后能够在电路板上显示出来的。

2     首先是在将电路板进行曝光时，由于里面的空气没有抽空，结果导致曝光              的效果不明显，甚至是没有效果即没有图影像。

措施：按照原来放置的位置，把电路图纸在重新紧贴到电路板上，或者尽量避开那些模糊不清的图形，再或者是换一块新的电路板，在重新进行抽空和曝光。

3     在显影的时候，开始时由于液体的温度过高，导致还没来得及拿出电路板        时，  就已经因温度过高而导致显影失败即图像模糊掉。

措施：在重新对显影器中的液体进行温度的调整，即降低温度，再用电路板进行测试一下，直至温度适宜时，能够很好的显影，同时也要注意一下显影的时间，一般显影的时间不应过长，而且对于图像中的电路线较细的电路板，显影的时间也相对的比较短。

4     在最后的对电路板接入电源进行检验时，其中的发光二极管却不会亮。

措施：首先对电路的每一个焊接点就行检查，用电烙铁进行测试每一个点，检查是否出现虚汗点。在检查五虚汗点时，经测试后还是灯不会亮。接着便是对电路的原理图进行检查，结果发现时电路的原理图出错了，如下图的原理图所示，因为其中的555芯片没有与电源相接，导致其无法工作，因而必须另外的补充一条导线，将555芯片与电源相接，保证其能够正常的工作。

     

总结：经过本次的实验操作，能够更进一步的了解到制版的基本流程，而且对于其中的原理也有了较好的理解。这更是很好的锻炼了自己的动手的能力，在实践中，不断的发现问题的所在，并在不断的摸索中找出相对的措施，将问题解决。而且在实验顺利结束时，不仅体验到自己成功完成制版的喜悦，而且更是激发了自己对制版的兴趣与激情。

七、思考题

    目前用于设计印刷电路板的软件有哪些？各有何优缺点？

1， CadSoft EAGLE  ：简单易用，功能强大。

2， OrCAD Capture ：工作于WINDOWS95与WINDOWSNT环境下，集成了电原理图绘制，印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能，它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块

3， protel  ：是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100％布通率。在国内PROTEL软件较易买到，有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了基础。

    4， PowerPCB5.0 ：在电子工程领域得到了广泛应用，是当今最优秀的EDA软件之一。

    5， Mentor Graphics Expedition Enterprise Flow ：是电子设计自动化技术的领导厂商，提供完整的软件和硬件设计解决方案，让客户能在短时间内，以最低的成本，在市场上推出功能强大的电子产品。并提供了技术创新的产品与完整解决方案，让工程师得以克服他们所面临的设计挑战。