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。
