LED台灯设计与制作

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,机电综合创新项目设计与实践,LED,台灯设计与制作,一、教学安排,本实习项目是“机,电,计”一体化的综合实践项目，是一门实践性较强的课程。,教学手段,课堂讲解、现场演示及训练场地实际指导操作,实训时间：,9,天,教学目的和要求,一、了解各加工设备的加工特点，并具有较强的操作技能；,二、了解典型工业产品的结构与制造过程；,三、初步掌握,protel,软件的使用方法与,lpkf,快速,pcb,制作方法,;,四、拓展学生的知识面，培养学生的创新思维能力和开展科技活动的能力。,五、培养学生的工程意识与工程素质，为今后的学习与工作奠定基础。,主要内容介绍,制作项目：“,LED,台灯设计与制作”,制作过程分为三个模块：,1,、,LED,台灯各部件设计与加工（机械部分）,通过车、铣、线切割、等工种对,LED,台灯的各部件进行加工；,2,、印刷电路板,pcb,制作（电气部分）,利用,lpkf,快速,pcb,制作系统对,LED,台灯的灯板电路进行设计与加工，并完成元器件的安装、焊接与调试。,3,、零部件装配（装配部分）,通过钳工对,LED,台灯的各零部件进行装配。,实习安排,设计,LED,台灯设计,lpkf,快速,pcb,制作系统 一天,机械部分,台灯底座,铣床、磨床、钳工 、线切割（设计与加工） 一天半,支柱,车床 （设计与加工） 一天半,灯罩,线切割 、钳工（设计与加工） 一天,装配,钳工（设计与加工）一天,电气部分,印刷电路板（,PCB,） 设计 机房,需要安装,protel,、,CircuitCAM,软件 一天,印刷电路板（,PCB,） 加工,快速,pcb,制作系统,一天,印刷电路板（,PCB,） 焊接调试,电烙铁 一天,二、,LED,台灯设计方案,LED,台灯实物和工作原理图,LED,台灯方案的设计思路是：首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源，才能点亮,LED,光源。使用最经济有效的方法降压和进行交直流变换是设计的首要考虑，当今便携式电子产品使用交流电源的交直流降压变换器,适配器,(Adapter),就成了既经济实惠、又现成、又好用的首选。,一）电气部分,1,、,LED,优点,1,）,.,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。,2,）,.,耗电量低：,LED,耗电相当低，一般来说,LED,的工作电压是,3.2-3.6V,。工作,电流,是,0.02-0.03A,。这就是说：它消耗的电能不超过,0.1W,。,3,）,.,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,4,）,.,高亮度、低热量：,LED,使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。,5,）,.,环保：,LED,是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造染，同时,LED,也可以回收再利用。,（一）,LED,优点及电器元件的介绍,2,、电源：,USB,电源供电,1,）,电压：,+5V,是标准值，允许有一定的偏差，计算机,USB,口的供电电压在,4.755.25V,之间都符合,USB,协议的规范 。,2,）电流：是,+5V,的电流，,USB,协议规定最大值为,500mA,，也就是单个,USB,口最大输出功率是,2.5W,。,3,、 光源：,LED,发光二极管,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。,4,、,LED,发光二极管主要参数：,光管直径,5 mm,发光颜色 纯白色,正常工作电压,3.2-3.6 V,正常工作电流,20,mA,最大反向电压,5 V,5,、开关,控制,LED,灯的电源通断,灯杯与灯罩,灯板,(,要求学生自己,设计加工,),（二）、,PCB,印刷电路板设计,介绍,protel,软件的基本使用方法，包括：原理图绘制、元件库制作、,PCB,设计、封装库制作、制造输出等。（下图,sch,文件 ）,原理图要求,：,由于,USB,电压,5V,，电流,500mA,，两两,LED,串联再并联。每组,12,个,LED,。,PCB,图要求,：,灯板设计为圆形，直径为,36 mm,，,LED,布局合理、布线尽量不交叉。,参数设置,：,单面板导线宽度,1mm,焊盘直径,2mm,孔径,0.9mm,。,右图,pcb,文件,（三）、制造输出,以,Protel,99,设计单面板为例子，导出,Gerber,数据：,设置图层输出文件,*,.GBL Bottom layer,底层图形（,Gerber),文件,*,.GKO Keep out layer,外框禁止布线层（,Gerber),文件,设置,NC Drill,钻孔刀具表及文件数据,*,.DRR,钻孔刀具表,*,.TXT,钻孔文件数据,（四）创建,CAM,文件,*,.GBL,底层图形（,Gerber),文件,*,.GKO,外框禁止布线层（,Gerber),文件,*,.DRR,钻孔刀具表,*,.TXT,钻孔文件数据,文件名,数据类型,CircuitCAM,一般导入选择,【Gerber,格式数据文件,】,*,.GBL,底层数据,Bottom Layer,*,.GKO,外框层数据,BoardOutline,【NC Drill,（,Excellon,）格式数据文件,】,*,.DDR,NC Drill,钻孔刀具表,Protel,x,drr,Exc,mil Inch23AbsLead,*,.TXT,钻孔层数据,DrillPlated,（五）、用,CircuitCAM,软件做数据处理,1,，打开,CircuitCAM,，选取对应模板，单、双面板，则选取,“,Default,”,选取项；,2,，用,CircuitCAM,导入各数据文件，并使之一一对应好相关层的关系；,3,，在,CircuitCAM,软件的图形界面中对,PCB,板进行数据处理：,【,设置外形,】,分板外形边框切割轨迹；,【,设计规则检查,】,检查导线间距以便选择合适的刀具；,【,绝缘计算,】,沿着焊盘和线路周围生成绝缘包络线，大面积剥铜方式的刀具加工轨迹；,【,文字编辑,】,加载汉字，注意阴刻还是阳刻等；,4,，导出文件,CircuitCAM,软件可编辑修改的*,.,CAM,图形、驱动机器加工的*,.,LMD,文件。,（六）、,PCB,快速制作制作,ProtoMat,H100,是一个数控加工中心，采用机械钻铣的方法制作电路板，配有隔音罩、吸尘器，是环保型的实验室制作系统。,BoardMaster,控制软件：,1,，选择适当的工作模板（ *,.,phs,），,导入需加工的*,.LMD,文件数据；,2,，定义好加工范围，实际位置、确定是否拼版等，并保存好需加工的文件（*,.Job),；,3,， 按照菜单上的加工项,PHASE,下拉菜单提示的顺序进行加工。,采用,LPKF,制作一块单面板包含下列步骤：,MarkingDrills,（,打导向孔）,DrillingPlated,(,钻镀通孔）,Info,，,Plating,（在孔金属化设备上电镀通孔）,Read Bottom,（底层靶标识别）,MillingBottom,（,铣底面图）,Read top,（顶层靶标识别,),MillingTop,（,铣底面图形,),DrillingUnplated,(,钻非金属孔,),CuttingInside,（切割内槽）,CuttingOutside,（切割外形）,注：红色字体部分为单面板加工选项。,（七）、,LED,插装与焊接,1,、注意二极管的正负极不要弄错，长管脚为正，短管脚为负。,2,、烙铁焊接,:,手工焊接用烙铁焊接时，要求使用少于,25W,（最高不超过,30W,）的烙铁,而且烙铁的温度必须保持 不高于,300,，一般建议在,260,以。焊接时间不要超过,3,秒。,（八）、连接图：,LED,灯,开关,USB,二）机械部分（参照基本尺寸自己设计）,1.,灯杆,2.,灯罩,3.,底座,1.,灯杆,自己设计部分可以参照以下灯杆,2.,灯罩,3.,底座（外形可以自己设计）,底座以方形为准,