摘 要

自上世纪60年代白光LED诞生以来，对其的研究和设计不断深入，如同“海兹定律”般的速度，即每10年亮度提升30倍的同时价格降低10倍，并仍在继续发展进步。当前白光LED主要由多种单色光混合或者利用“蓝光技术”与荧光粉配合的方法形成白光。因此，研究白光LED光谱并借此改进设计方法，对于白光LED的质量、效率、寿命等有这重要的影响。

课题从研究各模块的原理开始，深入分析使系统能够顺利运作的关键因素。并不是如白光光谱仪般复杂的设计，而是通过设计白光LED光源的驱动电路，基于光电二极管光电转换的前置运算放大器，模数转换电路，基于微控制器的显示系统来简易完成一个集成系统，达成白光LED光谱的测量。借此能够了解白光LED的各方面性质以及光谱测量各环节的原理，提高综合操作应用能力。

关键词：白光LED；光谱；光电检测；前置放大；模数转换

Abstract

Since the birth of the white LED in the 1960s,its research and design has been deepening, basically every 30 years to enhance the brightness of 30 times and the price at the same time reduce 10 times, and continue to develop and progress. The current white LED is mainly composed of a variety of monochromatic light mixing or the use of "blue technology" and the combination of phosphor to form white light. Therefore, the study of white LED spectrum is an important suggestion on how to improve the quality, efficiency and life of the product.

The topic starts with the research of each module principle, and deeply analyzes the key factors that can make the system work smoothly .The design is not as complex as the white light source spectrometer, but through the design of white LED light source driving circuit, the pre-operational amplifier based on photodiode photoelectric conversion, the analog-digital conversion circuit and the display system based on microcontroller to complete a simple integrated system and achieve a white LED spectral measurement. By this way, we can understand the various aspects of white LED properties and spectral measurement of the various aspects of the principle, and also can improve the comprehensive operational capacity.

Key Words：White LED; spectrum; photoelectric detection; pre-amplification; analog-to-digital conversion

目 录

第1章 绪论 ……………………………………………………………………………………1

1.1 研究背景及意义 …………………………………………………………………………1

1.1.1 研究背景 ……………………………………………………………………………1

1.1.2 研究意义 ……………………………………………………………………………1

1.2 国内外研究现状 …………………………………………………………………………1

1.3 研究内容和目标 …………………………………………………………………………2

第2章 设计原理 ………………………………………………………………………………3

2.1 白光LED的驱动电路……………………………………………………………………3

2.1.1 LED发光机理…………………………………………………………………………3

2.1.2 LED结构………………………………………………………………………………3

2.1.3 白光LED产生方法 …………………………………………………………………4

2.1.4 白光LED的特性 ……………………………………………………………………4

2.1.5 白光LED的驱动原理 ………………………………………………………………5

2.2 白光LED的分光 …………………………………………………………………………7

2.3 光电转换前置放大电路 …………………………………………………………………8

2.3.1 光电探测器 …………………………………………………………………………8

2.3.2 前置放大电路 ………………………………………………………………………9

2.4 微控制器显示系统 ……………………………………………………………………11

2.4.1 模数转换…………………………………………………………………………11

2.4.2 微控制器原理……………………………………………………………………11

2.4.3 显示器原理………………………………………………………………………12

第3章 设计方案………………………………………………………………………………14

3.1 白光LED驱动电路的设计………………………………………………………………14

3.2 分光装置设计…………………………………………………………………………15

3.3 光电探测器前置放大电路的设计……………………………………………………15

3.4 基于微控制器的显示系统设计………………………………………………………17

第4章 光谱测量与分析………………………………………………………………………19

4.1 光谱的测量……………………………………………………………………………19

4.1.1 测量调试过程……………………………………………………………………19

4.1.2 遇到的问题与解决方案…………………………………………………………20

4.2 光谱曲线分析…………………………………………………………………………21

第5章 结论……………………………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………………………………24

致谢……………………………………………………………………………………………25

附录……………………………………………………………………………………………26

第1章 绪论