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《LED驱动与控制技术》课程可分两部分学习,驱动部分由3个单元组成,控制部分也由3个单元组成,基础知识掌握后,可选择配套的8个实训任务和若干单元测试题巩固学习。为使学习者能明确每个单元的任务要点,每个单元提炼了主要内容、学习重点、学习难点等引导知识。每个单元项目又分若干任务,以任务描述、任务分析、相关知识、技能拓展、思考与提高展开讲解。 单元一介绍了LED驱动与智能控制基础知识。 单元二是基于分立元件的简易LED驱动电路,介绍几种由分立元件构成的简易的LED驱动电路,以及驱动电路的功能单元,如电阻限流、阻容降压、二极管恒流、三端稳压器恒流电路。 单元三是基于集成电路的LED驱动电路,从三个层次简单介绍基于集成电路的LED驱动电路,重点介绍DC/DC变换的原理,限压和恒流的控制方式,提高电源效率的同步整流技术,PWM调光控制等内容。 单元四讲述典型照明控制系统,内容包括智能照明控制系统的基本类型;LonWorks现场总线智能照明控制系统;EIB总线的照明控制网络;C-Bus智能照明控制系统。 单元五讲述LED照明控制系统设计,主要内容有各类传感器的主要特性与应用方法,单片机控制系统的组成与设计,并分析了自适应LED调光系统和基于单片机的红外遥控LED灯。 单元六讲述照明控制系统的通信网络,主要内容有DALI通信协议在照明控制中的应用,DMX512协议在舞台灯光等控制中的应用,TCP/IP协议在照明工程中的应用,也涉及了照明控制中的无线通信新技术。 能动手操作或设计几款原形灯具是学以致用的技能体验,课程设计的8个实训任务,涉及安装智能调光LED灯,设计LED自适应调光系统和红外遥控LED灯, DALI组网实践、DMX512控制台操作以及无线网络调试。
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《LED驱动与控制技术》课程教学大纲
课程编号:LED-GDIP-QDYKZ-JXDG (统一填写)
适用专业:半导体照明技术与应用
课程类别:专业主干课
修课方式:必修
教学时数:92学时
总学分数:92学分(按每周1课时为1分折算)
一、课程定位和作用
1、课程定位
《LED驱动与控制技术》课程是半导体照明技术与应用专业的一门专业主干课程。该课程以LED电源与控制器典型产品、LED驱动拓扑结构、LED驱动单元电路、常用元器件选择、LED电子技术、单片机应用技术、照明控制系统学习为基础,培养学生分析电路、分析产品、设计各种类型LED驱动电源和控制器的能力。
课程设计遵循职业技能培养的基本规律,以适应岗位需求为目标, 以工作过程为导向,基于单元任务,系统处理知识、能力与素质的关系。符合本专业培养从事LED照明产品设计、调试与维修,从事电源、控制器制造和生产管理等工作的技术应用型专门人才的目标,并为今后从事技术改造、技术研发、技术创新等工作或创业奠定基础。
2、课程作用
本课程为满足培养面向工程的应用型人才的需要,着眼于职业岗位能力的培养和职业素质养成,关注学生终身学习与可持续性发展。
以真实任务、产品分析及工作过程为依据,整合、序化教学内容,理论、实训、实习等教学环节设计力求合理,课程标准、教材教辅力求实用,教、学、做相结合,理论与实践一体化。课程设置以培养技术能力为主线,合理分配专业基础与设计类技能知识比例,突出培养人才的应用性和针对性,不断实现课程的整体优化,保证课程目标和培养目标的实现。
3、前导课程
《电路与电工技术》、《电气控制与PLC应用》、《电路板设计与制作》、《单片机原理与应用》
4、后续课程
《LED显示屏应用技术》、《LED照明设计与工程应用》、《LED照明产品设计》
二、课程目标
1、知识目标
通过知识培养和实训、实践的练习,初步掌握LED照明产品的电子设计、驱动结构和控制技术;了解LED驱动原理、控制体系和灯具结构;基于LED等效电路、连接结构,学习LED元件的主要光电特性和LED调光技术基础;掌握开关电源电路的拓扑结构类型、工作原理、电路特点,掌握LED驱动电源的要求、分类及特性;了解LED驱动控制器常用元器件、驱动芯片、续流二极管等的选择方法,能够根据LED照明系统的要求制定技术方案,布设合理的驱动电路、控制电路,计算主要参数指标,选择合适的IC芯片及关键元件,完成电路板制作、焊接和设计出图等;学习控制技术基础,掌握LED控制技术的作用并设置参数之间的关联,掌握系统调试、驱控一体化设计、软硬件混合开发等基本功。
2、能力目标
通过系统课程和实训学习,以LED照明控制与驱动电源应用为重点,结合LED驱动器及控制器设计方法,能解读LED电源的技术参数、驱动电路的设计方法,能按照LED驱动与控制的产品要求给出完整的设计路线;能够对LED照明产品及所设计的驱动与控制零部件进行合理性、可行性和经济性分析;能够根据给定的驱动电路设计方案,评价电路的元器件型号和数值,改进工艺和控制质量;能够解读LED驱动与控制电子部件的设计规范、技术参数、行业标准等;能够根据系统的要求,正确地运用相关传感器和最新电子产品,设计可靠的LED灯具控制系统;能够按照工程项目研发的标准,配比工程选型的LED灯具,提出合理的网络控制设计;跟进LED驱动与调控最新技术方案和应用。
学习完整的项目开发过程,参照本课程的示例、任务和实训指导,学生能理论联系实际,动手进行电源驱动及控制系统的应用设计。培养应用、安装、调试、设计照明控制系统的能力,为今后从事LED灯具设计、驱动与控制电路设计等工作提供技术储备。学会撰写各类报告、指导书等。
3、素质目标(可选择)
具有良好的心理素质和职业道德; 具有创新意识和创新精神;较高的政治思想品德素质、良好的职业道德;具有团结协作的态度,细心踏实的工作作风;具有安全生产意识,认真负责的工作习惯和严谨的敬业精神。
三、课程教学内容与学时安排
序号
章节(项目、模块)
单元(任务)
建议学时
主要教学或学习任务
实施
说明
1
项目1
基础知识
通过产品解析,讲授LED灯具的电气结构、LED工作机制。
4
了解LED元件的主要电气特性和光源、照明器的技术参数,了解LED工作特点。
实物展示与PPT演示,讲授
2
项目2
LED驱动与控制技术
基于LED等效电路、连接结构和产品功能部件,学习LED驱动电源的主要电特性和LED调控技术基础。
6
能够掌握LED电源和控制器的一些关键性技术,理解技术参数的含义、实现方法,以及参数之间的关联。理解驱动与调控一体化设计的理念。
实物展示与PPT演示,讲授
3
项目3
LED驱动电路拓扑结构
讲授开关电源的特点、工作原理及其拓扑结构,LED驱动电源主电路的要求、分类及特性。
6
能根据具体LED电源的使用环境和系统要求,分析LED驱动电路的拓扑结构,计算输入/输出数据和隔离需求等指标,学习各类AD/DC或DC/DC变换器、开关管等技术或部件的特性。
PPT演示,讲授
4
项目4
基于分立元件的简易LED驱动设计
介绍几种由分立元件构成的简易的LED驱动与控制电路,以及驱动与控制电路的功能单元,如电阻限流、阻容降压、二极管恒流、三端稳压器恒流电路。
10
能够设计、仿真由分立元件构成的简易的LED驱动与控制电路;实现驱动与控制电路的功能单元并检测主要元件的性能。
PPT演示,讲授,实训
5
项目5
选择LED驱动电路常用元器件
讲授开关管、电感、电容、二极管、运算放大器的特性,分析典型驱动芯片的类型及芯片技术指标;解析不同的电源设计。
4
掌握LED驱动控制器常用元器件、驱动芯片等特性;能够根据一个确定的LED驱动电路来选择合适的驱动芯片、开关管、电感、电容等元器件;解析不同的电源如何选择合适的驱动器元件。
PPT演示,讲授,实训
6
项目6
基于集成电路的LED驱动与控制电路设计
从三个层次介绍基于集成电路的LED驱动与控制电路,介绍DC/DC变换的原理,限压和恒流的控制方式;介绍提高电源效率的同步整流技术, PWM调光控制等内容。
10
了解集成电路的LED驱动与控制电路,掌握DC/DC变换的原理、限压和恒流的控制方式,掌握电源效率的同步整流技术、PFC、 PWM调光控制技术。
PPT演示,讲授,实训
7
项目7
照明控制系统
介绍控制技术(线控、数控、模控),传感器技术应用,照明控制系统设计,照明协议的特点,智能控制与智能照明。单片机组成与应用,分析自适应LED调光案例。
8
了解传感器技术,照明用传感器的核心元件和工作原理。掌握照明控制系统的整体设计;掌握照明控制系统的过程和步骤;能进行系统和设备的选型。会利用单片机完成LED声光、人体控制软硬件设计。
PPT演示,讲授
8
项目8
照明控制网络
工业控制及工业网络知识,分LonWorks、EIB、C-Bus协议介绍总线照明控制系统及其案例分析
8
了解C-BUS、EIB、 LONWORKS总线智能照明控制系统。能对现有工程方案作案例分析,提出技术要点。
PPT演示,讲授,实训
9
项目9
智能照明控制系统设计
通信网络知识,主要内容有DALI通信协议和照明控制应用,DMX512协议和舞台灯光控制中的应用,TCP/IP协议及其照明中的应用。讲述照明控制中的无线通信技术。
8
掌握DALI、 DMX512协议的基本知识、接口和连接;了解TCP/IP及物联网技术;掌握典型无线通信协议及照明中的应用
PPT演示,讲授
10
项目10
LED人体感应灯或广告灯及驱动器的设计
利用热释电红外传感器特性,分析人体感应灯、广告灯的电气参数,导光板、灯箱的工作原理。
10
能够制作色温可调节的LED灯、广告灯、5W LED人体感应楼道灯及驱动器的设计方案。
PPT演示,讲授,实训
11
项目11
LED景观照明及驱动器的设计
讨论景观照明特点、产品种类、工程需求,了解LED护栏灯、LED埋地灯、LED洗墙灯、LED轮廓灯等灯具产品的性能。
8
能够根据不同类型 LED景观灯的特点和对驱动电源的要求,制定驱动器的设计方案。
PPT演示,讲授,实训
12
项目12
LED路灯照明控制系统
讨论LED路灯的现状,LED路灯的技术指标, LED路灯的二次光学设计,LED路灯的控制技术,介绍驱动芯片的特性、功能及技术参数,控制技术在道路照明系统的应用。
10
了解道路照明系统的电路的设计。掌握LED路灯驱动器的配置及LED路灯的技术指标。调试开发使用的软硬件平台。能够规划一个90W LED路灯驱动电路的设计方案。
PPT演示,讲授,实训
课时小计:
92
四、教学设计与教学实施
1、教学设计(体现本课程教学内容设计的主要思想和依据)
(1)以现代教育模式为中心,突出教师的主导作用和学生的主体地位
教师的讲授应以学生为主体,以学生的学习为中心进行课程教学系统的设计。课程要面向高职学生的特点和整体水平进行教学目标设计,以促进课程总体目标的实现。要以建构主义等学习理论指导教学系统的元素设计。教学中应充分尊重学生的个体差异,为学生创设必要的主动学习、自主学习的环境,以促进学生的个性发展。
(2)注重学生的素质教育和能力培养
本门课程主要面向半导体照明技术与应用专业,注重专业基础素质教育,培养学生兴趣和创新精神,增强他们理论联系实际的能力。
作为半导体照明技术与应用专业的一门应用性很强的专业课,要紧紧扣住技术应用这一主线,以基础课程、先导课程等课程理论为指导,进行课程内容的改革,帮助学生“学其所用,用其所学”。“学其所用”就是要帮助学生学会那些生产一线真正用得上的理论知识;“用其所学”就是要帮助学生在实践环节学会应用已有的课堂知识。
(3)注重与新技术的接轨
改变以学会知识为目标的传统观念,建立以帮助学生学会学习、学会工作、学会协作为教育目标的观念。教学方法、教学过程、教学情景的设计要有利于激发学生的学习主动性,帮助学生积极思考,学会独立学习、自主学习。
本课程在教学中要注重应用现代教育技术为学生创造实验机会。应该通过专门的实践环节,培养学生的能力。课程实施中,要注重教学过程的控制,以过程管理对质量提供保证。对学生的学习效果的评价,也要改变传统的以终结考试为主的做法,加大对学生学习能力、知识应用能力、试验能力、实际操作能力的考评与鉴定。
(4)运用现代教学手段
为给学生创造优雅、直观的教学环境,本门课程在教学过程中利用数据库和多媒体现代教学手段,增强学生对知识的感性认识,培养学生分析问题、解决问题的能力。
每个任务的开始,先讲解该任务涉及到的理论知识,可利用FLASH、图片、微课、视频等课程资源库,加强关键技术要点的教学效果,帮助学生形成完整的任务要求和预习。
(5)设计思路
本课程依据半导体照明技术与应用专业的工作任务及职业能力分析表中的程序设计工作项目的要求设置的。设计思路要打破传统学科课程模式,转变为以任务或项目为中心,组织课程教学内容,通过讲练结合,使学生在完成工作任务或具体项目的过程中学会知识的应用,构建相关理论知识,发展职业能力。
2、教学实施(体现本课程教学内容具体实施需要的实践条件、教学手段、方法,含网络学习等)
本课程结合高职教育的教学目标和特点,本着“必需、够用”的原则和宽基础、多方向的就业思路,确定教学内容、教学时数和教学方法;对知识目标的描述通过使用“了解、理解、掌握”等动词来区分基本知识、重点和难点,对能力目标的描述通过使用“会用、操作、完成”等动词来区分学生动手实践应达到的不同层次目标,使学生在具有基本理论知识的基础上,同时具有较好的实践操作能力。
教学模式的构建推荐以“任务驱动”、“项目导向”模式为主,结合其他模式的不同特点,相互补充,目的是要帮助学生学会学习,提高能力。课程内容改革以应用为主旨,做到理论与实际应用相结合,为学生设计“学其所用,用其所学”课程内容。将授课、讨论、作业、考核等教学环节作为一个整体统筹考虑,充分利用现代化教育技术手段和教学方式,形成立体化的教学体系。
课程内容突出对高职学生职业能力的训练,理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行,同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要,并融合相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。项目设计以学生解决问题能力的培养为线索来进行。教学过程中,要通过校企合作、校内实训基地建设等多种途径,采取工学结合、课程设计等形式,充分开发学习资源,给学生提供丰富的实践机会。
五、教学评价、考核要求
考试形式可以采取两种形式,即理论知识考核、LED驱动与控制系统设计两部分综合考试等。对于一个学期有三个班以上同一门课程的考试,可以采用教考分离方式进行统考,考试内容应把握课程大纲基本要求,体现课程主要知识点和能力要求。不考死记硬背的内容,而考核学生运用这些知识的能力和实际的技能。应注重对考评方式的改革,不但要考学生的知识水平,更要注重对学生学习能力、知识应用能力、分析能力、实际操作能力的考评。
理论知识考核部分以课堂知识的应用、技能与能力水平为核心,采用课程教学过程中的小组项目阶段性操作考核与期末课程考试相结合的方式,强调平时成绩与任务过程的考核。建议的考评标准为:理论占60%,平时成绩占40%。其中平时成绩包括:课堂提问(占20%),考勤(占20%)。 理论部分考试采取闭卷方式。
配合理论课程完成实操项目主要有8项供选择,均以小组的形式完成,主要考核学生对所学知识的应用情况、实际动手能力、电子产品实现能力、问题解决能力和团队协作精神。实训期末考试兼顾知识点考核,可采取开卷考试、提交方案报告的形式,占实训总成绩的40,平时实训项目占60%。
六、课程资源开发与利用
1、硬件条件
多媒体教室上课,视频教学课程;实验室完成实训课、电源设计课程。
2、师资条件
授课的教师要有全面的知识储备,负责的态度,过硬的实训项目指导能力。
3、教材编写
教材:孟治国等编著. LED驱动与智能控制[M].化学工业出版社,2014
参考书:
[1] 王巍等编著. LED照明控制[M].化学工业出版社,2014[2]沙占友.LED驱动电源设计入门.中国电力出版社,2010
[3]网络资源:http://ww.china-led.nethttp://www.gg-led.comhttp://www.crpowtech.comhttp.... comhttp://lights.ofweek.com/4、信息化教学资源
利用学校数据库查阅相关信息,共享资源库地址:
http://www.cnledw. com
七、其他
如教学条件有变动,以变动后的课程教学大纲结果为准,恕不另行通知。
附录:教学内容
序号
项目
模块
学习前要求
知识点
重点难点
学习后要求
1
项目1
基础知识
•系统学习了电路与电工技术、模拟电子技术、数字电子技术、电子工艺、半导体照明技术、单片机原理与应用等知识;
•最好有高频电子技术、传感器与检测技术、电气控制与PLC应用、电路板设计与制作等知识。
•解读LED的技术参数,了解实现LED发光的电子设计和LED的驱动结构;
•介绍LED等效电路的工作机理、驱动方法和典型应用,提炼等效电路、模拟光源工作的方法、原理和不足,了解其中有哪些需解决的光电问题;
•LED的连接结构,根据电源特征值计算LED连接结构或根据光学要求计算电学数值;
•指导制作简单的测量仪器和测试实验,并验证相关理论知识。
重点:
•学习LED等效电路的主要光电特性,了解相关单元电路、驱动设计和智能控制技术;
•掌握LED驱动电源的设计要求,理解各功能电路的工作过程、电路间接口。
难点:
•掌握LED恒流驱动的控制技术、实现恒流的方式;
•基于LED电源驱动电路,理解设计的一般过程和要求。
•能讲述等效电路的工作过程,理解哪些因素影响LED产品的电气性能和光性能等;
•能搭建LED等效电路的工作机理、驱动方法和典型应用,了解需解决的光电问题;
•掌握LED的电流特性及其与其他参数的关系,理解恒流要求;
•学会自己动手,制作简单的测量仪器,并验证相关理论知识。
2
项目2
LED驱动与控制技术
•能明白LED的连接结构的优缺点,并能根据电源特征值计算LED连接结构或根据光学要求计算电源特征值。
•能熟练掌握LED的电流特性及其与其他参数的关系,理解恒流要求。
•LED驱动电源的要求,LED驱动的选择和LED驱动电源的分类原则及特点;
•学习LED驱动技术基础、工作原理及电路特点;
•介绍LED电源和控制器的一些关键性技术,理解技术参数的含义、实现方法,以及参数之间的关联;
•学习LED驱动与调控应用,理解驱动与调控一体化设计的理念,了解各种LED灯具驱动器所常用的驱动芯片功能。
重点:
•基于LED等效电路、连接结构和产品功能部件,学习LED驱动电源的主要电特性和LED调控技术基础。
难点:
•了解LED驱动电路共同特点和基本功能;
•理解为什么在不同使用环境和条件下要选择不同的LED驱动电路;
•掌握不同的驱动电路的优点和缺点,及其应用领域;
了解开关电源LED驱动电路存在的问题。
•了解LED驱动电源概念及控制意义;
•理解LED恒流驱动的电阻限流、线性调节和开关调节方法;•熟练掌握线性电源与开关电源的主要区别;
•理解模块设计思路,理解LED恒流驱动的精准调控;
•理解控制与电源驱动的一体化照明系统,会做简单的、一体化驱动调控系统;
•学会驱动电路选型的一般方法。
3
项目3
LED驱动电路拓扑结构
•了解开关电源的特点、工作原理;
•LED驱动电源主电路的要求、分类及特性。
•开关电源电路的拓扑结构类型,工作原理,电路特点;
•根据具体LED电源的使用环境和系统要求,分析LED驱动电路的拓扑结构,计算输入电压、输出电压和隔离需求等指标;
•理解准谐振变换器等技术或部件的特性。
重点:
•根据设计图纸,分析驱动电路的拓扑结构,能根据LED灯具和系统要求,选择合适的驱动IC芯片;理解驱动电路拓扑结构,能分析驱动电路设计方案。
难点:
•理解驱动电路拓扑结构,能分析驱动电路设计方案;
•掌握LED恒流驱动的控制技术、实现恒流的方式;
•基于LED驱动与调控一体化设计思路,理解设计的一般过程和要求。
•掌握主电路拓扑结构,交流电源转换过程;
•熟练掌握恒流模式驱动器的非隔离式开关电源的拓扑和隔离型开关电源的拓扑特征;
•会做简单电源电路的分析,分析LED驱动电路的拓扑结构,计算输入电压、输出电压和隔离需求等指标。
4
项目4
基于分立元件的简易LED驱动设计
•了解LED为什么需要驱动电路,驱动电路的作用是什么;
•理解为什么要限制LED的电流而不是电压。
•要正确使用LED,首先要对LED的伏安特性有较深入的认识;
•介绍几种由分立元件构成的简易的LED驱动电路;
•各种驱动电路,如电阻限流、阻容降压、二极管恒流、三端稳压器恒流电路的工作原理和伏安特性。
•LED工作条件及其优点和局限性,极限参数和器件的选型方法,参数计算和恒流二极管的并联使用方法;
•介绍共发射极放大电路中三极管的三种工作状态和恒流原理。
重点:
•LED正常工作所需的外部条件,即对驱动电路的功能要求;
•了解电阻限流电路的作用和应用范围,学会简单的参数计算方法;
•对于交流应用,了解阻容降压工作原理和用于LED驱动时的优点和缺点,学会参数的计算方法;
•掌握三极管恒流工作原理对下文的基于开关电源的理解很有帮助;
•基于三端可调稳压器的恒流电路内部工作原理。
难点:
•领会LED工作状态取决于电流,需要对其工作电流进行限制;
•在交流使用中,阻容降压电路中电容参数计算要注意交流侧与直流侧的电压等效问题;
•理解三极管的恒流的条件,在计算和选型时要注意三极管的极限参数能否满足要求;
•线性电源用作LED驱动时的优点和局限性。
•能设计、仿真由分立元件构成的简易的LED驱动电路;模拟驱动与控制电路的功能单元并检测主要元件的性能;
•掌握利用串联电阻限制LED的电流,降低电流对电压变化的敏感度的原理;
•会做允许电压有一定波动的交流供电的简单电容降压限流的LED驱动电路;
•会把三管恒流功能与电容降压电路结合构成性能更高的LED驱动电路;
•会用LM317构成低压直流供电的LED恒流驱动电路;
•会利用恒流二极管设计的高压小电流LED驱动应用电路。
5
项目5
选择LED驱动电路常用元器件
•能够设计由分立元件构成的简易的LED驱动与控制电路;
•了解电阻限流电路,了解电容在交流电路中具有容抗及其降压限流的作用。
•掌握LED驱动控制器常用元器件、驱动芯片等特性;
•能够根据一个确定的LED驱动电路来选择合适的驱动芯片、开关管、电感、电容等元器件。
重点:
•讲授开关管、电感、电容、二极管、运算放大器等元器件特性;
•讲授典型驱动芯片的类型及芯片技术指标;
•解析不同的电源设计,如何选择合适的驱动器主要元件。
•能分析驱动电路的拓扑结构,能根据LED灯具和系统要求,选择合适的驱动IC芯片;
•能够根据给定的驱动电路设计方案,正确选择电路中常用的元器件型号和数值。
6
项目6
基于集成电路的LED驱动与控制电路设计
掌握利用LED驱动芯片构建降压式LED驱动电路的方法,并计算参数方法。
了解DC/DC变换器电气隔离的必要性,
理解DC/DC变换器实现隔离的条件和方法。
•从三个层次简单介绍基于集成电路的LED驱动与控制电路;
•重点介绍DC/DC变换的原理,限压和恒流的控制方式,提高电源效率的同步整流技术, PWM调光控制等内容。
重点:
•开关型DC/DC变换及其实现限压和恒流控制的原理;•从非隔离到隔离的条件和实现方法,常规开关电源实现恒流的一般方法;
•学会高频变压器的设计方法,储能电感在电磁感应定律下的感生电动势;
•学习输出电压的采样,PWM比较器产生PWM信号及其控制PWM占空比;
•输出电压的稳定控制的方法,输出电流纹波的意义,通过峰值电流控制实现稳定输出电流的方法。
难点:
•电磁感应定律和储能电感的工作原理,电感电流的三种工作模式;
•电感电流的波形,纹波、峰值、平均值与有效值的关系,电感量的计算;
•PWM信号的产生,占空比控制的机制;基准(参考)电压和比较器的作用,稳压和恒流的原理;
•交流应用中如何实现电气的隔离,隔离后反馈控制的方法,高频变压器的工作波形、参数设计等。
•理解单片DC/DC变换器的内部结构和工作过程,理解电流变化的波形和开关的时间长度的关系;
•掌握利用单片DC/DC变换器构建降压式LED驱动电路的方法并计算参数;
•会利用单片DC/DC变换器MC34063构建降压式LED驱动电路;
•掌握隔离型反激式开关电源的工作原理;
•掌握反激式DC/DC变换器的工作原理和实现隔离的方法;
•会做利用NCP10XX系列芯片构建隔离型反激式开关电源LED驱动电路的设计;
•会做具有外部PWM信号实现调光的LED驱动电路。
7
项目7
照明控制系统
•电气控制系统、电气特性和网络结构图;•
了解照明协议的特点、概念、作业等。
•学习DALI通信协议的数据通信方式,包括数据编码、指令信息和数据帧结构和照明控制中的应用,为DALI协议的程序编程打好基础;
•学习DMX512协议和舞台灯光控制中的应用;
•TCP/IP协议及其照明中的应用。
重点:
•LED照明控制系统的设计方法;
•学习DALI协议的数据通信方式;
•掌握DMX512调光器的实际操作;
•设计自适应LED调光系统,初步掌握PWM调光技术;
•TCP/IP协议及其照明中的应用。
难点:
•照明协议的通信方式和协议内容;
•LED照明控制系统的方案设计与实现。
•掌握照明控制系统的整体设计;掌握照明控制系统的过程和步骤;能进行系统和设备的选型;
•了解主流协议,核心元件和工作原理。
•认知DALI控制器和DALI调光设备,掌握控制器和调光设备的连接方法;
•认知DMX512控制器和DMX512设备,掌握控制器和调光设备的连接方法。
8
项目8
照明控制网络
•使用PERMAY智能照明系统产品模拟搭建一个家庭用智能照明控制系统。
•了解CBUS、EIB、 LONWORKS总线智能照明控制系统;
•学习LonWorks现场总线智能照明控制系统;
学习基于EIB总线的照明控制网络;
•学习C-Bus智能照明控制系统。
重点:
•工业控制网络知识,分LonWorks、EIB、C-Bus协议介绍总线照明控制系统及其案例分析;
•学习三种典型智能照明控制系统的原理与结构;
•智能照明控制系统的安装调试。
难点:
•三种照明控制系统的网络协议;智能照明控制系统的安装调试。
•熟练使用调光器、电脑灯控制台;
•能对现有工程方案作案例分析,提出技术要点;
•了解EIB总线系统的发展进程、基本原理、EIB总线系统的特点、EIB智能照明控制系统结构及功能。
9
项目9
智能照明控制系统设计
了解基于微处理器的照明控制的优点。
•学习智能照明控制系统的基本类型;
•照明控制中常用的无线控制,掌握无线通信模块的使用方法,包括蓝牙通信、Zigbee无线通信和WiFi无线通信及组网方法;
•传感器技术;
•复习单片机设计知识;
•为制作无线控制灯具打下基础。
重点:
•学习传感器的工作原理;
•掌握单片机应用系统的设计;
•掌握LED调光系统的设计方法。
难点:
•智能控制与智能照明。LED驱动电源的智能控制方法与实现;
•LED调光系统的方案设计与实现介绍控制技术(线控、数控、模控),传感器技术应用,单片机硬件、软件混合开发。
•熟练使用全数字调光系统,如数字组调光台,数字信号解码处理器、数字传输、数字触发等部分;
•掌握照明专用单片机的应用方法,会做单片机的LED声光控制软硬件设计;
•了解后续课程《LED照明设计与工程应用》、《LED照明产品设计》的要求。
1 课程定位
《LED驱动与控制技术》课程是光电技术应用专业的一门专业核心技能课程。设置本课程首先基于对LED照明技术市场及广东省LED产业链实际情况的研究与分析,目前在整个LED产业链中,中国的LED企业主要是处在产业链的中下游,主要是LED的驱动部分设计和LED的封装技术,而在这两个领域内LED的封装技术已经较为成熟,LED驱动设计是应用领域,因此LED驱动设计这方面的人才需求量很大。该课程以LED照明市场分析及LED技术参数,LED驱动电路拓扑选择,LED驱动电路常用器件选择为基础,培养学生分析开关电源电路,设计各种类型的LED驱动电路的能力。为今后从事LED灯具设计、驱动电路设计、技术改造、技术创新等工作奠定基础。本课程的前置课程为《电路与电工基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机控制技术》。
2、课程目标
2.1能力目标
2.1.1能够对LED照明市场的发展进行分析
2.1.2能够解读LED的技术参数
2.1.3能够根据LED灯具和系统要求选择合适的驱动IC芯片,选择合适的驱动电路拓扑结构;制定驱动电路设计方案;
2.1.4能够根据给定的驱动电路设计方案,正确选择电路中常用的元器件型号和数值;
2.1.5能够根据系统的要求设计可靠的LED灯具驱动系统;
2.1.6能够正确地运用相关传感器和滤波电路。
2.1.7根据项目具体的要求, 能够进行LED灯具选型,驱动电路设计,电路板制作,焊接,调试,报告撰写等项工作,完成一个完整的项目开发过程。
2.2知识目标
2.2.1了解LED发光原理和灯具的结构;
2.2.2掌握LED技术参数的含义以及各个参数之间的关联;
2.2.3掌握开关电源电路的拓扑结构类型,工作原理,电路特点;
2.2.4掌握LED驱动电源的要求,分类及特性;
2.2.5掌握LED驱动器常用元器件,驱动芯片,电感,输入输出电容,续流二极管,采用电阻等的选择方法;
2.2.6掌握各种类型LED灯具驱动器所常用的驱动芯片功能,驱动电路的拓扑工作原理,设计过程中的难点和注意事项
2.2.7掌握LED灯具的散热注意事项以及延长驱动器寿命的相关知识。
2.3素质目标(提示:含职业素质、道德素质、方法能力、社会能力等)
2.3.1具有良好的心理素质和职业道德;
2.3.2具有创新意识和创新精神;较高的政治思想品德素质、良好的职业道德;
2.3.3具有团结协作的态度,细心踏实的工作作风;
2.3.4具有安全生产意识,认真负责的工作习惯和严谨的敬业精神。
3、课程设计理念和思路
课程设计的思路是基于工作过程的项目化教学。 以适应岗位需求为目标, 以工作过程为导向,基于工作任务处理好知识、能力与素质的关系;以培养专业技术能力为主线,处理好基础理论与专业知识的关系,突出人才培养的应用性和针对性,实现教学的整体优化,保证课程目标和培养目标的实现,符合本专业培养从事LE照明技术应用系统的设计,调试、维修、电子产品制作和管理等工作的高等技术应用性专门人才的培养目标 。
4、课程内容、要求与学时安排(略)
5、实施建议
5.1 教材编写
必须依据本课程标准编写教材。要充分体现项目课程设计思想,以项目为载体实施教学,项目选取要科学、符合该门课程的工作逻辑、能形成系列,让学生在完成项目的过程中逐步提高职业能力,同时要考虑可操作性。教材内容要反映新技术、新工艺、新方法、新理论、新思想。文字表述流畅、通顺。
5.2 教学场地
带多媒体和投影机的实训室
5.3 教学方法与手段
本课程实行“以职业岗位能力为目标,以项目为载体,以工作过程为导向,以项目团队为组织形式”的任务驱动型教学模式。屏弃以往该课程以理论学习为主的教学模式,引入具体LED驱动电路设计任务,以具体设计任务为主线安排教学内容和过程,使学习与实际工作岗位和工作过程紧密联系。改变课程考核方法,将课程考核分散在整个学习过程之中,能更真实地反映学生的学习效果和能力水平。
采用多媒体教学的教学手段,开发和完善多媒体教学课件和仿真软件,充分利 用多媒体课件信息量大、形象直观、条理分明、便于自学的特点,给学生提供一个网络交互学习的平台,提高上课质量和效率。
5.4 师资要求
讲师或工程师以上职称,具备开关电源和LED驱动技术的专业知识,有一定的实践经验。
5.5 考核评价
课程以考核知识的应用、技能与能力水平为核心,采用课程教学过程中的小组项目阶段性操作考核与期末课程考试相结合的方式。
课程教学过程中的小组项目主要有六项,均以小组的形式完成,主要考核学生对所学理论知识的应用情况、实际动手能力、电子产品实现能力、问题解决能力和团队协作精神。平时的考核占总成绩的70%。期末考试是理论考核,采取闭卷考试的形式,占总成绩的30%。
5.6课程资源的开发与利用
在现有的教材的基础上增加电路板设计与制作、传感器技术方面的相关书籍和典型生产设备资料进行补充和更新。建设网络课程,包括教学资源包、学习资源包以及网上互动的讨论平台。强调项目驱动特色,丰富内容。
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