機(jī)電綜合創(chuàng)新項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐

——LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作一、教學(xué)安排本實(shí)習(xí)項(xiàng)目是“機(jī)—電—計(jì)”一體化的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。教學(xué)手段課堂講解、現(xiàn)場(chǎng)演示及訓(xùn)練場(chǎng)地實(shí)際指導(dǎo)操作實(shí)訓(xùn)時(shí)間：9天

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作教學(xué)目的和要求

一、了解各加工設(shè)備的加工特點(diǎn)，并具有較強(qiáng)的操作技能；二、了解典型工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與制造過程；三、初步掌握protel軟件的使用方法與lpkf快速pcb制作方法;

四、拓展學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和開展科技活動(dòng)的能力。五、培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)與工程素質(zhì)，為今后的學(xué)習(xí)與工作奠定基礎(chǔ)。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作主要內(nèi)容介紹制作項(xiàng)目：“LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作”制作過程分為三個(gè)模塊：1、LED臺(tái)燈各部件設(shè)計(jì)與加工（機(jī)械部分）通過車、銑、線切割、等工種對(duì)LED臺(tái)燈的各部件進(jìn)行加工；2、印刷電路板pcb制作（電氣部分）利用lpkf快速pcb制作系統(tǒng)對(duì)LED臺(tái)燈的燈板電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與加工，并完成元器件的安裝、焊接與調(diào)試。3、零部件裝配（裝配部分）通過鉗工對(duì)LED臺(tái)燈的各零部件進(jìn)行裝配。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作實(shí)習(xí)安排設(shè)計(jì)

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)

lpkf快速pcb制作系統(tǒng)一天機(jī)械部分

臺(tái)燈底座——銑床、磨床、鉗工、線切割（設(shè)計(jì)與加工）一天半支柱————車床（設(shè)計(jì)與加工）一天半燈罩————線切割、鉗工（設(shè)計(jì)與加工）一天裝配————鉗工（設(shè)計(jì)與加工）一天LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作電氣部分

印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)機(jī)房需要安裝protel、CircuitCAM軟件一天印刷電路板（PCB）加工快速pcb制作系統(tǒng)一天

印刷電路板（PCB）焊接調(diào)試電烙鐵一天LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作二、LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)方案LED臺(tái)燈實(shí)物和工作原理圖LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作LED臺(tái)燈方案的設(shè)計(jì)思路是：首先要將高壓的交流電變換成低壓的直流恒流源，才能點(diǎn)亮LED光源。使用最經(jīng)濟(jì)有效的方法降壓和進(jìn)行交直流變換是設(shè)計(jì)的首要考慮，當(dāng)今便攜式電子產(chǎn)品使用交流電源的交直流降壓變換器——適配器(Adapter)就成了既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、又現(xiàn)成、又好用的首選。一）電氣部分LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作1、LED優(yōu)點(diǎn)

1）.體積?。篖ED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。

2）.耗電量低：LED耗電相當(dāng)?shù)?，一般來說LED的工作電壓是3.2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電能不超過0.1W。

3）.使用壽命長(zhǎng)：在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬小時(shí)

4）.高亮度、低熱量：LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。

5）.環(huán)保：LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造染，同時(shí)LED也可以回收再利用。

（一）LED優(yōu)點(diǎn)及電器元件的介紹LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作2、電源：USB電源供電

1）電壓：+5V是標(biāo)準(zhǔn)值，允許有一定的偏差，計(jì)算機(jī)USB口的供電電壓在4.75~5.25V之間都符合USB協(xié)議的規(guī)范。

2）電流：是+5V的電流，USB協(xié)議規(guī)定最大值為500mA，也就是單個(gè)USB口最大輸出功率是2.5W。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作3、光源：LED發(fā)光二極管

LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附

在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作4、LED發(fā)光二極管主要參數(shù)：

光管直徑

5mm

發(fā)光顏色

純白色

正常工作電壓

3.2-3.6V

正常工作電流

20mA

最大反向電壓

5V

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作5、開關(guān)

控制LED燈的電源通斷

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作燈杯與燈罩燈板

(要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)加工)

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（二）、PCB印刷電路板設(shè)計(jì)

介紹protel軟件的基本使用方法，包括：原理圖繪制、元件庫制作、PCB設(shè)計(jì)、封裝庫制作、制造輸出等。（下圖sch文件）LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作原理圖要求：由于USB電壓5V，電流500mA，兩兩LED串聯(lián)再并聯(lián)。每組12個(gè)LED。PCB圖要求：燈板設(shè)計(jì)為圓形，直徑為36mm，

LED布局合理、布線盡量不交叉。參數(shù)設(shè)置：?jiǎn)蚊姘鍖?dǎo)線寬度1mm

焊盤直徑2mm孔徑0.9mm。

右圖pcb文件

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（三）、制造輸出以Protel99設(shè)計(jì)單面板為例子，導(dǎo)出Gerber數(shù)據(jù)：設(shè)置圖層輸出文件*.GBLBottomlayer底層圖形（Gerber)文件*.GKOKeepoutlayer外框禁止布線層（Gerber)文件LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作設(shè)置NCDrill鉆孔刀具表及文件數(shù)據(jù)

*.DRR鉆孔刀具表*.TXT鉆孔文件數(shù)據(jù)LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（四）創(chuàng)建CAM文件*.GBL底層圖形（Gerber)文件*.GKO外框禁止布線層（Gerber)文件*.DRR鉆孔刀具表*.TXT鉆孔文件數(shù)據(jù)LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作

文件名數(shù)據(jù)類型CircuitCAM一般導(dǎo)入選擇【Gerber格式數(shù)據(jù)文件】*.GBL底層數(shù)據(jù)BottomLayer*.GKO外框?qū)訑?shù)據(jù)BoardOutline【NCDrill（Excellon）格式數(shù)據(jù)文件】*.DDRNCDrill鉆孔刀具表ProtelxdrrExcmilInch23AbsLead*.TXT鉆孔層數(shù)據(jù)DrillPlated（五）、用CircuitCAM軟件做數(shù)據(jù)處理

1，打開CircuitCAM，選取對(duì)應(yīng)模板，單、雙面板，則選取“Default”選取項(xiàng)；

2，用CircuitCAM導(dǎo)入各數(shù)據(jù)文件，并使之一一對(duì)應(yīng)好相關(guān)層的關(guān)系；LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作3，在CircuitCAM軟件的圖形界面中對(duì)PCB板進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

【設(shè)置外形】分板外形邊框切割軌跡；

【設(shè)計(jì)規(guī)則檢查】檢查導(dǎo)線間距以便選擇合適的刀具；

【絕緣計(jì)算】沿著焊盤和線路周圍生成絕緣包絡(luò)線，大面積剝銅方式的刀具加工軌跡；

【文字編輯】加載漢字，注意陰刻還是陽刻等；4，導(dǎo)出文件CircuitCAM軟件可編輯修改的*.CAM圖形、驅(qū)動(dòng)機(jī)器加工的*.LMD文件。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（六）、PCB快速制作制作

ProtoMatH100是一個(gè)數(shù)控加工中心，采用機(jī)械鉆銑的方法制作電路板，配有隔音罩、吸塵器，是環(huán)保型的實(shí)驗(yàn)室制作系統(tǒng)。

BoardMaster控制軟件：1，選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ髂０澹?.phs），導(dǎo)入需加工的*.LMD文件數(shù)據(jù)；2，定義好加工范圍，實(shí)際位置、確定是否拼版等，并保存好需加工的文件（*.Job)；3，按照菜單上的加工項(xiàng)PHASE下拉菜單提示的順序進(jìn)行加工。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作采用LPKF制作一塊單面板包含下列步驟：MarkingDrills（打?qū)蚩祝?/p>

DrillingPlated(鉆鍍通孔）Info，Plating（在孔金屬化設(shè)備上電鍍通孔）ReadBottom（底層靶標(biāo)識(shí)別）MillingBottom（銑底面圖）Readtop（頂層靶標(biāo)識(shí)別)MillingTop（銑底面圖形)DrillingUnplated(鉆非金屬孔)CuttingInside（切割內(nèi)槽）CuttingOutside（切割外形）注：紅色字體部分為單面板加工選項(xiàng)。LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（七）、LED插裝與焊接1、注意二極管的正負(fù)極不要弄錯(cuò)，長(zhǎng)管腳為正，短管腳為負(fù)。2、烙鐵焊接:

手工焊接用烙鐵焊接時(shí)，要求使用少于25W（最高不超過30W）的烙鐵,而且烙鐵的溫度必須保持

不高于300℃，一般建議在260℃以。焊接時(shí)間不要超過3秒。

LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)與制作（八）、連接圖：LED燈開關(guān)