基于移動(dòng)終端的多波長(zhǎng)LED光源控制系統(tǒng)

基于移動(dòng)終端的多波長(zhǎng)LED控制系統(tǒng)研究

導(dǎo)師：葉煒報(bào)告人：薛盛杰學(xué)號(hào)：3120102922本科生畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告一多波長(zhǎng)LED背景介紹二主要研究?jī)?nèi)容三技術(shù)路線四計(jì)劃進(jìn)度安排一、多波長(zhǎng)LED背景介紹1、研究背景發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，出現(xiàn)于1962年，早期只能發(fā)射低光度的紅光。之后，隨著研究的深入，尤其是半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展，LED的應(yīng)用從起初的指示燈逐漸擴(kuò)展到顯示屏、交通信號(hào)燈、汽車用燈、照明光源（使用白光LED）。

雖然利用白光LED照明能有效節(jié)約能源，但由于目前白光LED照明設(shè)備的成本較高，其應(yīng)用受到限制，現(xiàn)多用作特種光源。如驅(qū)蚊、清新空氣、廣告燈、模擬日光等等。其中，白光LED作為太陽(yáng)模擬器能發(fā)射光譜匹配度極高的模擬日光，在光伏行業(yè)，可以用于太陽(yáng)電池和組件的電性能測(cè)試、光老化試驗(yàn)、熱板耐久試驗(yàn)等。這幾年雖有針對(duì)LED太陽(yáng)模擬器的研發(fā)，但都只是單獨(dú)的設(shè)備，沒(méi)有結(jié)合移動(dòng)終端應(yīng)用。由于LED燈的發(fā)射波譜會(huì)隨時(shí)間或環(huán)境而發(fā)生變化，我們有必要在使用前重新檢測(cè)每個(gè)LED的光譜，從而控制整個(gè)LED光陣發(fā)射精確的模擬日光。第四代光源一、多波長(zhǎng)LED背景介紹2、技術(shù)背景白光照明LED的發(fā)光原理分為兩大類，一類是基于熒光粉的白光LED，另一種是多基色的白光LED。多基色白光LED相較于前者，其光效較高，顯色指數(shù)也較高，并且易于控制所得白光的光譜。LED的直流驅(qū)動(dòng)一般分為四類：恒壓源驅(qū)動(dòng)、限流驅(qū)動(dòng)、恒流源驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)。其中，脈沖驅(qū)動(dòng)電路較為適合本研究，其原理如下圖所示：開(kāi)關(guān)電源由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET等構(gòu)成，它采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過(guò)調(diào)制一系列脈沖，控制電路中開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比例來(lái)有效地產(chǎn)生波形。在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)以及外接負(fù)載變化時(shí)，控制電路會(huì)通過(guò)被控信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，從而得到相對(duì)穩(wěn)定的電壓輸出。下圖為開(kāi)關(guān)電源基本工作原理示意圖。DC/DC是指將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，也稱為直流斬波器。限流源包括阻抗限流和分流限流恒流源包括開(kāi)關(guān)恒流二、研究?jī)?nèi)容本研究主要是基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)出模擬日光的方案，并且制作相應(yīng)的安卓App應(yīng)用實(shí)現(xiàn)終端控制。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括光譜合成方案設(shè)計(jì)，LED驅(qū)動(dòng)電路的分析，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)效果，App的制作。介紹一下實(shí)驗(yàn)室已有的儀器：12只LED燈，驅(qū)動(dòng)，wifi接口，光譜數(shù)據(jù)AM1.5標(biāo)準(zhǔn)三、技術(shù)路線三、技術(shù)路線技術(shù)難點(diǎn)在利用多種LED配色的過(guò)程中，我們需要使用有效的光譜匹配算法進(jìn)行計(jì)算仿真，確保得到的白光有較高的光譜匹配度。同時(shí)還要兼顧輻照不均勻度和輻照不穩(wěn)定度。制作安卓App是為了說(shuō)明LED照明最終還是要回歸應(yīng)用，但是App需要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信，并控制驅(qū)動(dòng)電路。最小二乘法（擬合標(biāo)準(zhǔn)日光函數(shù)）多元線性建模（計(jì)算出匹配的各個(gè)LED光源的輻照強(qiáng)度比例）張譯文等利用最小二乘法和高斯分布數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了非均勻間隔峰值波長(zhǎng)的ＬＥＤ模擬ＡＭ１．５標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜分布；劉洪興等采用溴鎢燈和恒流驅(qū)動(dòng)的ＬＥＤ混合作為積分球內(nèi)部光源并提出了模擬退火算法作為光譜匹配算法，研究了光譜分布可調(diào)諧積分球光源的光譜匹配技術(shù)．目前進(jìn)行光譜匹配的方法主要是利用光譜匹配算法和通過(guò)改變電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)可調(diào)的光譜匹配技術(shù)。光譜匹配的算法主要采用的是最小二乘法、模擬退火算法、迭代法等，算法比較復(fù)雜，運(yùn)行速度較慢．所以，提出一種更簡(jiǎn)單、快捷、高效且適用范圍更廣的光譜匹配算法具有重要的意義．遺傳算法：四、計(jì)劃進(jìn)度安排大四上冬學(xué)期：第1~5周，查閱相關(guān)中文和外文文獻(xiàn)，對(duì)研究課題有一個(gè)總體認(rèn)知第6周，對(duì)其中的一篇外文文獻(xiàn)進(jìn)行翻譯第7~8周，完成開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述的擬稿，并進(jìn)行開(kāi)題答辯大四寒假：收集12個(gè)LED光源的光譜數(shù)據(jù)，開(kāi)始光譜匹配的相關(guān)工作。同時(shí)學(xué)習(xí)安卓App的制作，深入學(xué)習(xí)Java知識(shí)大四春夏學(xué)期：第1~3周，完成LED白光合成的理論工作，開(kāi)始著手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第4~6周，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的日光模擬，并分析得到的光譜與理論標(biāo)準(zhǔn)值之間的差距，修改參數(shù)后重新實(shí)驗(yàn)。第7~