LED Basic Circuit & Application (Chinese)
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Represent EverComm to design the syllabus and conduct a 5 hours workshop for Chihlee Institute of Technology on "LED Basic Circuit Application" in Taiwan.
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- 1. 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 致理綠色展場專案計畫教育訓練
- 2. 綠色 革命來了 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 全球氣溫上升 , 聖母峰變矮 , 北極熊絕種 .... 世界上現存 22,000 隻北極熊恐將在 45 年 後絕種 . 海面上的冰每 10 年平均消失總面積的 8.5% . 預估再 2070 年 , 夏天的北極 , 將是不見冰影的汪洋 . 美國在下個世紀內 , 鱒魚 , 鮭魚等幾種魚類所需的低溫水棲地可能會減少 40% 以上 . 吉力馬扎羅山的冰雪自 1912 年以來已消失了 82% . 科學家預測冰河將會再 2010 年前完全消失 . IPCC 報告估計 , 2100 年前 , 海平面上升速度從 每年 9 公分增加到 88 公分 .
- 3. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology
- 4. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 氣候變遷迫使全球進行ㄧ場綠色的經濟革命 ! 未來 , 電動車將終結汽車耗油的罵名 , LED 則取代傳統燈泡 . 綠色經濟將涵括我們的食 , 衣 , 住 , 行 . 預計到 2020 年 , 新增投資將逾新台幣 15 兆元 . 環保不在只是概念 , 更是ㄧ個大商機 . 資料來源 : IPCC 氣候報導 , 中國氣候變化國家評估報告 , Discovery 全球暖化網站 , 世界自然基金會 , 各國科學新聞 . 工研院能源與環境研究所統計 , 若全台照明燈具都改採 L E D, 每年省電量相當一座 核電廠發的電 . 能源局最新統計顯示 , 全國六十九萬盞交通號誌燈有 三十萬多盞換成 L E D 燈 , 每年省下近一億度的電 , 相當三十多萬戶家庭 的每年用電量 . 1 度電 1000W 家用平均 4 元 , 廠用平均 2 元半
- 5. 全球 綠能 歷年新增投資 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 綠能投資未來成長率達 222% 資料來源 : UNEP, Global Trend in Sustainable Energy Investment 2009.
- 6. 綠色 革命的五大趨勢 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 趨勢 1 : 新能源成各國重點產業 趨勢 2 : LED 燈將淘汰白熾燈泡 趨勢 3 : 電動車將大行其道 趨勢 4 : 傳統建築變綠建築 趨勢 5 : 碳交易變熱門金融商品 .
- 7. LED 淘汰白熾燈泡 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 與傳統白熾電燈相較 , LED 燈泡只需要 3 成的電力 , 壽命卻是後者的 50 倍 , 而且沒有污染的問題 . 去年 9 月 , 歐盟與美 , 日 , 中 , 澳陸續禁售傳統白熾燈泡 ; 而從 2012 年開始 , 台灣也將全面禁止生產白熾燈泡 . 中國也有所謂的 “十城萬盞” 計畫 , 預計 2011 年前將全中國 21 個城市 , 600 萬盞公共照明燈具換成 LED 燈 . 台灣經濟部預估 , 今年全球的路燈市場規模約有 1 億 6 千萬至 1 億 8 千萬盞 , 其中 LED 路燈的滲透率有 1.5%, 數量約為 250 萬盞 , 產值達新台幣 300 億元 .
- 8. 台灣以 太陽能 , LED 最具優勢 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 2008 年 台灣的太陽光電產值佔全球 9.9%. 2008 年 台灣的 LED 照明光電產值佔全球 11%. 估計在 2015 年 : 台灣的太陽光電產值將會佔全球的 15% 以上 . 台灣的 LED 照明光電產值將會佔全球的 19% 以上 . 單位 : 新台幣億元
- 9. LED 設計理論與實務 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology Course Plan: LED 設計理論 LED 發光原理 LED 驅動特性 LED 數位控制 LED 實務 利用 OP 回授做 LED 明暗控制 ( 實作ㄧ ) 實際操作 LED RGB 混色控制 ( 實作二 ) 利用 555 時脈 IC 做閃爍燈 ( 實作三 ) 使用二進位計數做簡易的跑馬燈 ( 實作四 ) * 挑戰五種變化的小馬燈 ( 實作五 ) 8051 控制 LED 簡單解說 無線 LED 控制簡單解說 ( 最新科技 !) * 依當天課程的時間來決定是否實作此實驗 .
- 10. LED 發光原理 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 是發光二極體 (Light Emitting Diode), 是用半導體做成的固態光元件 . 導電帶 價電帶
- 11. 眼睛所能看到的波長 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology Wavelength 波長 (nm)
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- 14. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 白光 LED LED 有兩種主要的方式來生產高強度白光 . 一種是使用單個 LED 所發出的三原色 ( 紅綠藍 ), 然後將所有的顏色混合產生白光。另一種是使用熒光物質來轉換藍色或 UV 的 LED. RGB LED Stokes Shift Higher Efficiency (RGB) Phosphor-based LEDs Cost LESS than RGB. Lower Efficiency
- 15. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology RGB 色光混色 加法混色 減法混色 黃色與青色混合可以產生綠色，黃色與品紅色混合可以產生紅色，品紅色與青色混合可以產生藍色 紅色與綠色混合可以產生黃色或橙色，綠色與藍色混合可以產生青色 ( Cyan ) ，藍色與紅色混合可以產生紫色或品紅色 ( Magenta )
- 16. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology CRI 演色係數 Colour Rendering Index （有時稱為色彩鮮豔指數 ) ，是一種量測光源重現的工具 . 把調出來的光源跟自然光源做比較 . ㄧ般在拍照或製作電影方面 , CRI 越高 , 影像會越逼真 .
- 17. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 與傳統燈泡比較 LED 優勢 : 有許多小型且不同尺寸可供設計選擇 可承受高衝擊力 低的功率損失 亮度衰減叫緩慢 極長的使用壽命 , 約 5 萬至 10 萬小時 低耗電量 全系列發光顏色皆有生產 ( 由藍色 460nm 至 暗紅色 660nm) 白光照明光源 RGB 3 in 1.
- 18. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 劣勢 : ＰＮ Junction 散熱困難 色度均勻性較廣
- 19. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology
- 20. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 驅動特性 LED 有極性 二極體
- 21. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 避免直接用電壓源驅動 LED! 電壓升高ㄧ點 , 電流變化很大 V f
- 22. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 正向壓降 V f 材料 Si InGaN AlGaInP AlGaAs GaAsP V f 0.7 ~3.6 2.0-2.2 ~2.0 1.5 ( 紅 ) 2.3 ( 綠 ) 顏色 不發光 藍 , 綠 , 白 ( 高亮度 ) 紅 , 黃 , 黃綠 ( 高亮度 ) 紅 ( 高亮度 )
- 23. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 每顆 LED 串聯ㄧ個保護電阻 電阻 Resistor : Between 100Ω ~ 300Ω I = I s (e V/Vt -1 I = (V cc - V) / R R
- 24. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 利用電晶體作電流控制 利用小電流控制大電流 . 這個是常用的基本架構 , ㄧ定要記住！
- 25. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 實作ㄧ 利用 OP 回授做 LED 明暗控制 R1 = 5kΩ (Variable Resistor) R2 = 47kΩ Rf = 10Ω Vcc = 6V
- 26. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 常用單電源 OP 接腳圖 LM324N
- 27. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 共陽型用 PNP 電晶體 共陰型用 PNP 電晶體 多顆 LED 封裝
- 28. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED RGB 混色控制 實作二
- 29. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology
- 30. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 數位控制 555 時脈 IC 555IC 是ㄧ個用途很廣的積體電路 . 555 是 Signetics 公司在 1972 年製造出來的第一個問世的定時器 . 內部由ㄧ大堆的電晶體 , 二極體和電阻所組成 .
- 31. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology Resistor: 1MΩ 3.3kΩ 4.7kΩ R3, R4 = 210Ω C1 = 10uF This circuit gives alternating LED flashing, but with different flashing period between LED 1 and LED 2. The ON period of the LED 1 is proportional to the R2 value, and the ON period of the LED 2 is proportional to R1 + R2 value. If you use a 1M variable resitor in series with a 22k resitor to replace R1, then you get a variable period flasher. The power consumption will be much lower if you use only LED 1 (remove the LED 2 and R4), and choose R2 value to be much lower than R1. This would give you a strobe effect since the ON period will be much shorter than the OFF period. 實作三
- 32. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 74393 二進位計數器
- 33. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 實作四 想想該如何用 555+74303 來作跑馬燈 ... 二進位計數做簡易的跑馬燈 hint: 把 555 時脈的 output 放進 74303 的 clock
- 34. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology * 實作五 挑戰五種變化的小馬燈 74HC164 它內部有 8 個暫存器 , 除了第ㄧ個暫存器是由外部 DSA/DSB 輸入外 , 當脈衝輸入到 CP 時會將每個暫存器由左移到右 , 使每個輸出產生平移變化 . --> 11110000 --> 11111000 --> 11111100 ... 依此類推 . 當輸入 0 到 MR 時會清除所有暫存器使它輸出都是 0.
- 35. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 線路圖
- 36. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 編號 數量 序號 品名 備註 1 1 J16 電池盒 3*4 注意正負極 2 3 C25, C26, C21 C_104pF 3 1 C23 C_104pF 注意長腳為正極 4 1 C24 C_100uF/16V 注意長腳為正極 5 1 C22 C_4.7uF/50V 注意長腳為正極 6 1 C21 1N418 注意黑端為正極 7 8 D22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 LED 注意長腳為正極 8 1 U7 74HC04 9 1 U8 74HC164 10 2 U7, U8 IC 腳座 11 1 J16 1*3pin 12 1 J18 2*4pin 13 1 J17 1*5pin 14 3 R52, R53, R58 R 0Ω 無 15 1 R49 R 1kΩ 棕黑紅金 16 2 R61, R45 R 10kΩ 棕黑橙金 17 1 R48 R 1.2kΩ 棕紅綠金 18 8 R55, 56, 57, 59, 60, 62, 63, 64 R 330Ω 橙橙棕金 19 1 R47 R 3.3MΩ 橙橙綠金 20 3 R50, 51, 54 R 4.7kΩ 黃紫紅金 21 1 R46 可變電阻 1MΩ 22 1 J18 mini jump 2.54mm
- 37. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology LED 動畫
- 38. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 8051
- 39. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 8051 是 INTEL 公司開發相當成功的單晶片，在教育界中用來當作單晶片學習的入門首選，由於其使用的普及，因此目前有好幾家設計半導體晶片的公司也有製造與 8051 相容的單晶片，而有些公司所製造出來的單晶片其執行的速度更快，可以高達 40MHz ，若使用者想加快單晶片系統的執行速度時可以選用此一類型的 8051 晶片。 ??? 由於 8051 在教育界的大量使用，業界也有不少的使用，所以未來的市場還是相當被看好。無怪乎還有眾多的廠商紛紛推出相容的單晶片，及支援 8051 程式的發展工具。 8051 介紹
- 40. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 8051 特性 1.? 專為控制使用所設計的 8 位元單晶片。 2.? 具有位元邏輯運算能力。 3.? 具有 128 位元的 RAM ，以及 4K 位元的 ROM 。 4.? 具有 4 個 8 位元 I/O 埠。 5.? 具有 2 個 16 位元的計時 / 計數器。 6.? 具有全雙工的 UART 。 7.? 具有 5 個中斷源及兩層中斷優先權結構。 8.? 具有時脈產生電路。 ??????????? 具有外部電路擴充 64 位元程式記憶體的能力。
- 41. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 微電腦硬體結構包含中央處理單元、記憶體單元、輸入單元與輸出單元等四個主要單元
- 42. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 1. 運算單元 (Arithmetic Logic Unit ，簡稱 ALU) 運算單元又稱為算數邏輯單元，在中央處理單元中可用於執行算數運算， ( 如：加、減、乘、除等 ) ，以及邏輯運算 ( 如： AND 、 OR 、 NOT 等 ) ，能將記憶體單元或輸入單元送至中央處理單元的資料執行各種運算。當運算完成後再由控制單元將結果資料送至記憶體單元或輸出單元。 2. 控制單元 (Control Unit ，簡稱 CU) 此單元在中央處理單元中，負責協調與指揮各單元間的資料傳送與運作，使得微電腦可依照指令的要求完成工作。在執行一個指令時，控制單元先予以解碼 (Decode) ，瞭解指令的動作意義後再執行 (Execute) 該指令，因此控制單元將指令逐一執行，直到做完整個程式的所有指令為止。
- 43. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 3. 輸入單元 (Input Unit ，簡稱 IU) 此單元是用以將外部的資訊傳送到 CPU 做運算處理或存入記憶體單元，一般在為電腦的輸入單元有鍵盤、磁碟機、光碟機、滑鼠、光筆、掃描器或讀卡機等週邊設備。 4. 輸出單元 (Output Unit ，簡稱 OU) 此單元是用以將 CPU 處理過的資料輸出或儲存傳送外部週邊設備，一般在為電腦的輸出單元有顯示器、印表機、繪圖機、燒錄機或磁碟機等週邊設備。
- 44. 致理綠色展場專案計畫教育訓練 致理技術學院 Chihlee Institute of Technology 5. 記憶體單元 (Memory Unit ，簡稱 MU) 記憶體單元是用來儲存輸入單元傳送來的資料，或儲存經過中央處理單元處理完成的資料。記憶體單元之記憶體可分為主記憶體 (Main Memory) 與輔助記憶體 (Auxiliary Memory) 兩種，而主記憶體依存取方式不同，又可分為唯讀記憶體 (Read Only Memory ，簡稱 ROM) 與隨機存取記憶體 (Random Access Memory ，簡稱 RAM) 。 ROM 所儲存的資料，在微電腦中只能被讀出但不能被寫入，也不會因為關機斷電而使資料流失；至於 RAM 在微電腦中，則可被讀出或寫入資料，但在關機斷電後儲存於 RAM 中的資料將會流失。輔助記憶體則是指磁片、硬碟或磁帶等週邊硬體，一般亦為輸出入單元，主要用來彌補主記憶體的不足，其容量可無限制擴充。
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