测试与光电工程学院电子基础课程设计内容及要求电子科学与技术系班学生：课题名称： LED旋转灯的制作课题要求：一、LED旋转灯具有以下功能：1、工作电源：直流3V~9V2、发光二极管共三组（9只）不停的循环发光二、完成原理图、PCB图设计三、完成安装及调试。

四、写出设计报告。

电子基础课程设计评分标准平时表现评分：（20%）优秀：（90-100）遵守纪律，尊敬老师，爱护设备，工作量饱满，动手能力强，无缺勤,很好按课题进度进行。

良好：（80-89）遵守纪律，爱护设备，工作量饱满，动手能力较强，考勤情况良好，较好按课题进度进行。

中等：（70-79）遵守纪律，爱护设备一般，工作量一般，动手能力一般，偶尔缺勤，基本按课题进度进行。

及格：（60-69）遵守纪律一般，人为因素损坏设备，工作量一般，动手能力差，偶尔缺勤，能按课题进度进行。

不及格：（59以下）不遵守纪律，人为因素损坏设备，有技术安全事故，工作量不饱满，动手能力很差，经常迟到，早退，缺勤。

课题完成情况评分：（50%）优秀：（90-100）全部完成任务书要求，完成质量优良、结果正确，所完成的设计有一定独立见解。

良好：（80-89）全部完成任务书要求，完成情况良好，所完成的设计正确，解决了一些实际问题，结果正确。

中等：（70-79）基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但存在一些不足。

及格：（60-69）基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但有小错误。

不及格：（59以下）未完成任务书要求，所作的设计有严重错误，基本概念不清。

电子基础课程设计报告质量评分（30%）1、文献资料收集、整理、分析；对课题研究意义的阐述；文字精练、流畅、绘图整洁、符合标准规范、字体工整；2、基本概念、基本理论及专业知识掌握扎实，运用灵活；设计思路、设计内容、计算方法及结果、计算机运用正确无误；3、试验数据的获取（软件调试方法及过程）试验过程（调试过程）的正确性；4、电子基础课程设计的结论，存在的问题，研究结果的创新性；LED旋转灯的设计与制作学生姓名：陈自波班级：110832摘要：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。

LED作为一种新型的照明技术，其应用前景举世瞩目，尤其是高亮度LED更被誉为21世纪最有价值的光源，必将引起照明领域一场新的革命。

LED旋转灯套件是有3只三级管和9只LED组成的循环灯。

电路的基本工作原理是这样的：当电源一接通，三只三极管就要争先导通，但由于元器件有差异，只有某一只管子最先导通。

导通后由于三极管的导通、截止作用以及电容两端不允许电压突变的作用，导致与三级管连接的LED灯发光，因为一组LED导通后其他的两组无法导通而不会发光。

接着由于电源通过电阻对电容进行充电而是电容两端电压升高。

当达到0.6伏时由于三级管的导通、截止作用，原发光二极管熄灭，引起下一个三极管的导通与截止，导致下一组二极管的发光。

如此循环，电路中的三只三极管便轮流导通和截止，三组发光二极管就不停地循环发光。

本制作的原理简单，工作量也较小，所以本制作的关键在于是否恰当选用元器件，是否正确按照电路图进行安装及焊接点是否焊接牢固并导电。

关键词：LED 发光二极管三极管旋转灯目录一．概述 (5)二．LED旋转灯电路设计 (6)2.1电路工作原理 (6)2.2性能参数 (7)2.3电路原理图及PCB图 (7)三．元器件简介 (8)3.1 LED发光二极管 (8)3.1.1LED特点…………………………………………………（9)3.1.2LED发光二极管极限参数的意义 (10)3.2 三极管 (10)3.2.1 三极管的原理 (11)3.2.2 三极管电极和管型的判别 (13)四.器件的选型 (14)4.1 三极管的选用 (14)4.2 LED发光二极管的选用 (15)五.组装过程 (16)六．设计方案的优缺点及改进方案 (20)七．元器件清单 (20)八．致谢 (21)九．参考文献 (21)十．收获和体会 (22)一、概述：LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，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灯发光的原理。

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。

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。

在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。

中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

二、LED旋转灯电路设计2.1 电路工作原理：LED旋转灯是一个由3只三极管和9只LED组成的循环灯。

电路是这样工作的，当外接的直流3~9 V电源一接通，3只三极管就要争先导通，但由于元器件有差异，只有某一只管子最先导通。

假如Q1最先导通，那么Q1集电极电压下降，使电容C1的左端接近零电压，由于电容器两端的电压不能突变，所以Q2基极也被拉到近似零电压，使Q2截止。

Q2集电极为高电压，那么接在它上面的发光二极管就亮了。

此刻Q2集电极上的高电压通过电容器C2使Q3基极电压升高，三极管Q3也将迅速导通。

因此在这一段时间内，Q1与Q3的集电极均为低电压，只有接在Q2集电极上的发光二极管亮，而其余两只发光二极管不亮。

随着电源通过电阻R3对C1的充电，使三极管Q2基极电压逐渐升高，当超过0.6伏时，Q2由截止状态变为导通状态，集电极电压下降，发光二极管熄灭。

与此同时三极管Q2集电极电压的下降通过电容器C2的作用使三极管Q3的基极电压也下跳，Q3由导通变为截止。

接在Q3集电极上的发光二极管就亮了。

如此循环，电路中3只三极管便轮流导通和截止，三只发光二极管就不停地循环发光。

改变电容的容量可以改变循环灯循环的速度。

2.2 性能参数：工作电压：DC3V—9V2.3 电路原理图（图一）和PCB图（图二）：图一图二三、元器件简介：3.1 LED发光二极管LED发光二极管实物图：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。

LED是利用化合物材料制成p-n结的光电器件。

它具备p-n 结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应接电源正极。

有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。

与小白炽灯和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。

由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。

把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。

3.1.1 LED特点LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。

体积小：LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。

耗电量低：LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。

工作流是0.02-0.03A。

这就是说：它消耗的电不超过0.1W。

使用寿命长：在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。

高亮度、低热量：比HID或白炽灯更少的热辐射。

环保：LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。

红光LED含有大量的As（砷），剧毒坚固耐用：LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。

灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

可控性强：可以实现各种颜色的变化。

3.1.2LED发光二极管极限参数的意义（1）允许功耗Pm：允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。

超过此值，LED发热、损坏。

（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。

超过此值可损坏二极管。

（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。

超过此值，LED 发光二极管可能被击穿损坏。

（4）工作环境topm:LED发光二极管可正常工作的环境温度范围。

低于或高于此温度范围，LED发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。

3.2 三极管三极管实物图正常工作在放大状态时，因为基极电压高于发射极，电路正偏，有大量电子流入发射极，形成Ie，电子原本要通过基极回到电源正极，但是发射机电子进入基极后，由于集电极电压比基极还要高，于是电子被集电极强烈的电场吸引，从而电子不走基极回到电源正极，而进入集电极到达电源正极形成集电极电流Ic，但是，基极中还是有空穴的（比较少），发射极电子被集电极电场吸引进入集电极过程中，一小部分电子与基极空穴复合形成基极电流Ib。

这就是三级管电流走向。

3.2.1 三极管的原理半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。

它最主要的功能是电流放大和开关作用。

三极管顾名思义具有三个电极。

二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。

其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。

由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。