基于移動終端的多波長LED控制系統(tǒng)研究

導師：葉煒報告人：薛盛杰學號：3120102922本科生畢業(yè)論文開題報告一多波長LED背景介紹二主要研究內(nèi)容三技術路線四計劃進度安排一、多波長LED背景介紹1、研究背景發(fā)光二極管簡稱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，尤其是半導體材料技術的發(fā)展，LED的應用從起初的指示燈逐漸擴展到顯示屏、交通信號燈、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照明設備的成本較高，其應用受到限制，現(xiàn)多用作特種光源。如驅蚊、清新空氣、廣告燈、模擬日光等等。其中，白光LED作為太陽模擬器能發(fā)射光譜匹配度極高的模擬日光，在光伏行業(yè)，可以用于太陽電池和組件的電性能測試、光老化試驗、熱板耐久試驗等。這幾年雖有針對LED太陽模擬器的研發(fā)，但都只是單獨的設備，沒有結合移動終端應用。由于LED燈的發(fā)射波譜會隨時間或環(huán)境而發(fā)生變化，我們有必要在使用前重新檢測每個LED的光譜，從而控制整個LED光陣發(fā)射精確的模擬日光。第四代光源一、多波長LED背景介紹2、技術背景白光照明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的直流驅動一般分為四類：恒壓源驅動、限流驅動、恒流源驅動、脈沖驅動。其中，脈沖驅動電路較為適合本研究，其原理如下圖所示：開關電源由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET等構成，它采用脈沖寬度調(diào)制技術，通過調(diào)制一系列脈沖，控制電路中開關管開通和關斷的時間比例來有效地產(chǎn)生波形。在輸入電壓、內(nèi)部參數(shù)以及外接負載變化時，控制電路會通過被控信號與基準信號的差值進行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關器件的導通脈沖寬度，從而得到相對穩(wěn)定的電壓輸出。下圖為開關電源基本工作原理示意圖。DC/DC是指將一個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關恒流二、研究內(nèi)容本研究主要是基于現(xiàn)有的實驗設備，設計出模擬日光的方案，并且制作相應的安卓App應用實現(xiàn)終端控制。實驗內(nèi)容包括光譜合成方案設計，LED驅動電路的分析，實驗檢驗效果，App的制作。介紹一下實驗室已有的儀器：12只LED燈，驅動，wifi接口，光譜數(shù)據(jù)AM1.5標準三、技術路線三、技術路線技術難點在利用多種LED配色的過程中，我們需要使用有效的光譜匹配算法進行計算仿真，確保得到的白光有較高的光譜匹配度。同時還要兼顧輻照不均勻度和輻照不穩(wěn)定度。制作安卓App是為了說明LED照明最終還是要回歸應用，但是App需要通過無線網(wǎng)絡與設備實現(xiàn)通信，并控制驅動電路。最小二乘法（擬合標準日光函數(shù)）多元線性建模（計算出匹配的各個LED光源的輻照強度比例）張譯文等利用最小二乘法和高斯分布數(shù)學模型為基礎，實現(xiàn)了非均勻間隔峰值波長的ＬＥＤ模擬ＡＭ１．５標準太陽光譜分布；劉洪興等采用溴鎢燈和恒流驅動的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．目前進行光譜匹配的方法主要是利用光譜匹配算法和通過改變電流進行動態(tài)可調(diào)的光譜匹配技術。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，算法比較復雜，運行速度較慢．所以，提出一種更簡單、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、計劃進度安排大四上冬學期：第1~5周，查閱相關中文和外文文獻，對研究課題有一個總體認知第6周，對其中的一篇外文文獻進行翻譯第7~8周，完成開題報告和文獻綜述的擬稿，并進行開題答辯大四寒假：收集12個LED光源的光譜數(shù)據(jù)，開始光譜匹配的相關工作。同時學習安卓App的制作，深入學習Java知識大四春夏學期：第1~3周，完成LED白光合成的理論工作，開始著手實驗驗證第4~6周，實現(xiàn)現(xiàn)實中的日光模擬，并分析得到的光譜與理論標準值之間的差距，修改參數(shù)后重新實驗。第7~