LED照明系统

LED照明系统（精选12篇）

LED照明系统 第1篇

LED照明通信 系统主要 应用强度调制 / 直接检测)方式进行调制,包括开OOK、PPM、DPPM。假设n比特信息,传信率为R,每个信息位时间为Ts, 发射机发送脉冲的功率为Pt。这三种调制方式带宽B,平均光功率Pave的值如表1.1所示。本文采用PPM调制。

2 发射机设计

本文用STM32F103RBT6这款芯片进行PPM调制,用PT4115芯片设计LED恒流驱动电路。LED驱动电路原理图如图2.1所示。

Rs采样电阻,肖特基续流二极管D。LED的输出电 流Iout为 :( D 为PWM信号的占空比)。

STM32进行PPM调制的流程图如图2.2所示。

3 接收端硬件电路设计

接收端采用数字接收电路。主要包括光电转换,前置放大,滤波电路和电压比较电路,接收端电路原理图如图3.1所示。

前置放大电路用AD795这款运算放大器构成I-to-V转换电路,AD795是一款低噪声的,精密的FET输入运算放大器,低偏置电流,共模阻抗是1014Ω。R2是取样电阻,设硅PIN光电二极管的响应度是Re,入射的光功率为P,则光电转换后产生的电流ID为 :

输出电压Uo为 :

3.1滤波电路和电压比较电路

本实验的目标是完成9600bit/s的数据传输,设置载波频率是10KHz,上下限截止频率分别是100KHz和1KHz,比较电压为50mv,滤波电路和电压比较电路如图3.4所示。

下限截止频率

上限截止频率

高通滤波器的放大倍数

低通滤波器的放大倍数

4 实验结果

4.1 设备介绍

本次实验的设备包括计算机两台分别充当信源与信宿 ,0-30-5A双路可调直流稳压电源,100M泰克数字示波器和万用 表各一台。功 率1W,正向电流350MA,光通量90~100LM,正向电压3.2~3.6V,发光角度120°LED。滨松公司生产的G1115硅光电二极管,受光面积1.3mm*1.3mm,波长640nm,波长范围300nm~680nm。

4.2 实验方法及结果

本实验是 在实验室 内完成,室温20℃,时间是下午5点,无太阳光直射。发光二极管和PIN光电二极管相距0.5m,之间无任何遮挡物,将光学元件对准,串口助手软件的波特率为9600bps,数据位为8位,停止位为1位,无校验位。计算机串口助手显示的数据接收结果如图4.3所示。

4.3 接收的数据

经大量测试得到表4.1,系统在不同基带比特率下的误码率实验结果。

5 结论

实验证明PPM调制技术可用于可见光调制中,本论文设计的可见光通信系统能够很好地完成距离0.5m,速度9600bit/s的数据传输,但是在传输距离和传输速度上需要提高,在此提出以下设想 :

(1)为了提高通信距离,可采用LED阵列发送数据。

LED照明系统 第2篇

1.引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.1方案一„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.2方案二„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.3各方案的比较................................错误！未定义书签。

3.各电路设计和论证..................................................6 3.1 电源电路的方案设计与论证....................................6 3.2信号采集部分电路的设计和论证.................................7 3.3单片机部分电路的设计和论证..................................12 3.4输出部分电路的设计和论证....................................14 4.软件设计........................................................15 4.1程序流程....................................................15 4.1.1系统主程序流程图......................................15 4.1.2传感器子程序流程图....................................16 4.2程序........................................................17 4.2.1主程序................................................17 4.2.2定时器中断子程序......................................18 4.2.3数据处理程序..........................................18 4.2.4 ADC0809连续对2个通道采样程序........................19 5．软硬件系统的调试................................................19 5.1硬件调试....................................................19 5.2软件调试....................................................19 6． 附录...........................................................20

7．参考文献........................................错误！未定义书签。高亮度LED 楼道照明灯电路的设计

摘要：本系统以单片机80C51为核心部件，利用光线度检测技术、光电传感器接收技术并

配合一套独特的软件算法实现了路灯自动开关、声光控制电路等功能。在系统设计过程中，联系实际路灯状况，力求硬件线路简单，元件价格经济，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。

关键词：单片机、光明二极管、话筒、A/D转换器、传感器。1．引言

随着电子技术的迅猛发展，单片机技术已渗透到航天、国防、工业。农业、日常生活等各个领域，成为当今世界科技现代化不可缺少的重要工具和强有力武器。用单片机研制的各个智能化测量控制仪表周期短、成本低，在一起、仪表与机电一体化产品的设计中具有明显的优势。这次用单片机设计制作一个走廊路灯控制系统。

光控电路有着广泛的应用。比如城市中的路灯或楼道照明等一般都是由人工操作的, 如果采用光控电路, 根据光线的强弱来自动开启和关闭照明灯, 做到无人自动控制, 可以减轻工人的劳动强度, 有效的节约能源。但光控电路有其缺陷, 就是夜晚无光线的时候, 照明灯将一直工作着, 这样会造成资源的浪费, 也会缩短照明灯的寿命。

这时若在光控电路的基础上添加一个声控电路, 使得照明电路在无光线的时候, 只受声音的控制, 当有脚步声或其它较强声响的时候, 照明电路自动工作。当声音消失的时候, 照明灯自动熄灭, 这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路, 使照明灯点亮后, 延时一定时间后自动熄灭。

以上电路的设计非常简单，是通过RC 震荡来完成电路的延时作用，它没有经过单片机的控制，所以电路完成的功能有限而且也不是非常稳定，所以我们把单片机加入走廊路灯控制电路能使得电路更加的完美和稳定。如果在此电路基础上加入ADC0809转换器就可以拓展单片机的作用，使得电路的功能得到进一步的提升，达到本课题的设计要求。

使用这种照明电路, 人们就不必在黑暗中摸索开关, 也不必再担心点长明灯费电和损坏灯泡了。夜间只要有脚步声或其它较强的声响时, 灯便自动点亮, 延时一定时间后自动熄灭。特别适用自动控制路灯照明以及走廊和楼道等处的短时照明。

声光控灯在市场上是很常见的，我们生活中也有很多单位用着这种灯，在楼道上，在门厅口，以及在各种人员流动不太频繁也不太稀少的地方，其原理是：利用声音与光来共同控制灯的明灭，当白天时(光线比较强烈时 即便有再强的声音，灯也不会亮，而当夜晚时(光线达到临界状态时 声控装置才会真正的被启动年，而这时，就是这种“声光控灯”大显身手的时候。即，当有声音响动的时候，灯才会亮起来，如果是人们活动，则有很强的适应性与活动性，当没人活动的时候，也不会造成无端的能源浪费。如果与普通的手动灯比较，当人在黑暗中的时候，很难找到开关的位置，乱找不一定能找到，甚至有时候会伤害到自己的人身安全(在黑暗中找不到方向，乱撞很可能会撞上对人体有害的东西，比如被硬物绊倒被摔伤，碰到尖锐的东西被割伤等，而对于声光控灯来说，人们只需要造出某种声音，比如拍手，大喊一声等，就可以启动声光控控制灯，从而办完自己想办的事情(要延长灯的亮着的时间得要在适当的时刻发出声音即延续。

图1 声光控延时开关的电路原理图

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg 等元件组成光控电路，r5和rg 组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg 两端的电压高，即为高电平间t=2πr8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门

毕业设计说明书（论文）

vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管vd1～vd4将交流220v 进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic 等供电。

用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、应用广泛、工作可靠等优点。

2.1.1.单片机控制部分电路

单片机控制模块：单片机选用我们常用的AT89C51。无论是信号采集还是信号输出都要经过单片机的出来。另外定时也是通过单片机的定时来做，这样可以减少外部元器件的数量。

2.1.2.信号采集部分电路的设计

判断外界光线采用光敏电阻，利用集成运放LM324将电阻输出的电压转换成TTL 电平以供单片机处理。检测外界声音的使用微型话筒，信号处理方法和光敏电阻出来的信号处理方法类似，并且下文有详细的介绍，在这里就不多作介绍。

系统组成框图如图2所示：

图2 信号采集部分电路系统组成框图

光敏电阻接在P1.0上，话筒接在P1.1上，继电器接在P1.2上，蜂鸣器接在P1.3上。房单片机运行时，单片机会不停的扫描P1.0和P1.1口上的逻辑状态。当发现这两个IO 口发生改变时，立即使判断是光敏电阻发生的信号，还是

话筒的信号。发送在P1.2或者P1.3IO 口上输出控制信号区控制继电器动作或者控制蜂鸣器蜂鸣。如果是要打开路灯，那么单片机的内部定时器就开始工作每当定时时间到了以后就会立即关闭路灯。这就是方案二的工作过程。

2.2 方案二

用A/D转换器ADC0809，由单片机去判断外界的环境。2.2.1方案二

方案二的组成框图如图3所示

方案二的主体电路和方案一类似，但是方案二中比方案一多了一个AD 转换器ADC0809，光敏二极管或者话筒输出的信号不是直接输入到单片机，而是经过ADC0809转换成数字信号，然后再输入到单片机。方案二中单片机收到的是经过简单判断的光线或者声音信号了，这种工作状态单片机永远只知道两种状态。而方案二单片机可以具体的知道外界光线的强弱或者外界的声音大小。这样方案二在处

理输入信号上更具有优势。同时由于加入ADC0809转换器，可以对输入的光线信号和声音信号从模拟量到数字量的转换，这样可以具体的判断出外界的环境情况，可以知道外界光线的具体强度大小和外界具体声音的强弱，这样使得走廊路灯具有功能更加强大的只能控制，开灯外界光线的强度和关灯外界光线的强度有一个差值，同样开灯外界声音的大小和关灯外界声音的大小也具有一个差值，具有降低误差的功能。

2.3两个方案比较

在这两个方案中方案一运用了单片机，定时通过单片机的内部定时器来完成，电路有了逻辑分析的能力，由于该方案前面的输入只有0和1两种状态所以该电路在处理光线或者声音在临界状态不断变化的情况会遇到比较大的麻烦，所以设计出方案二，方案二是用ADC0809可以由单片机去判断外界的环境是什么样子的，方案一处理不了的情况。所以放弃了方案一而选择了方案二。

3各电路设计和论证

下面详细对本次毕业设计所考虑的方案进行初步的论证和简要的分析。3.1 电源电路的方案设计与论证

由于但路中需要12V 和5V 两种电压，所以分别采用三端稳压器7812和7805 图3 方案二的组成框图

新余学院 毕业设计说明书（论文）图5 光信号采集部分电路 声音信号部分电路： 由于话筒必须和一个10K 的电阻串联接到5V 的电压才能有信号的输出，所以话筒的信号输出电路的形式如图6所示。由于输入信号有很大的直流部分，所以必须使用一个隔离电容C6将直流成分隔离掉，然后送入到三极管Q3,Q4进行信号的初步放大。下面的处理电路和光线信号的处理电路相同，最终也是输出一个0-5V 的电压，最后送入到单片机进行处理。图6 声音信号部分电路

A/D转换工作原理：

A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。

模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。A/D转换器的工作原理

主要介绍以下三种方法：逐次逼近法、双积分法、电压频率转换法。

在集成电路器件中普遍采用逐次逼近型，现简要介绍下逐次逼近型A/D转换的基本工作原理。

逐次逼近法

逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图3.2.3.1所示。

基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。

逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Ｖo，与送入比较器的待转换的模拟量Ｖi 进行比较，若Ｖo<Ｖi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 Ｖo 再与Ｖi 比较，若Ｖo<Ｖi，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。

ADC0809简介: 1．主要特性：8路8位A ／D 转换器，即分辨率8位；具有转换起停控制端；转换时间为100μs ；单个＋5V 电源供电；模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准；工作温度范围为-40～＋85摄氏度 ；低功耗，约15mW。

图7 ADC0809内部结构

2．模拟信号输入IN0～IN7： IN0-IN7 为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流进行A/D 转换。

3．地址输入和控制线 ：地址输入和控制线共4 条，其中ADDA、ADDB 和ADDC 为地址输入线，用于选择IN0-IN7 上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换。ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，ADDA、ADDB 和ADDC 三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器控制八路模拟开关通路工作。

4．数字量输出及控制线（11 条）：START 为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809 工作。EOC 为转换结束输出线，该线高电平表示AD 转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。D0-D7 为数字量输出线，D7 为最高位。ENABLE 为“输出允许”线，高电平时能使D0-D7 引脚上输出转换后的数字量。

5．电源线及其他（5 条）：CLOCK 为时钟输入线，用于为ADC0809 提供逐次比较所需，一般为640kHz 时钟脉冲。Vcc 为+5V 电源输入线，GND 为地线。+VREF 和-VREF 为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。+VREF 常和

VDD 相连，-VREF 常接地。ADC0809 芯片性能特点: 是一个逐次逼近型的A/D 转换器, 外部供给基准电压;单通道转换时间116us ；分辨率为8 位, 带有三态输出锁存器, 转换结束时, 可由CPU 打开三态门, 读出8 位的转换结果;有8 个模拟量的输入端, 可引入8 路待转换的模拟量。ADC0809 的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器, 所以它的数字量输出信号线可以与系统的数据总线直接相连。内部的三态缓冲器由OE 控制, 当OE 为高电平时, 三态缓冲器打开, 将转换结果送出;当OE 为低电平时, 三态缓冲器处于阻断状态, 内部数据对外部的数据总线没有影响。因此, 在实际应用中, 如果转换结束, 要读取转换结果, 则只要在OE 引脚上加一个正脉冲,ADC0809 就会将转换结果送到数据总线上。在本系统中ADC0809 在电路中的连接如下图所示，在模拟量之前加入滤波电路是为了使采集数据更加准确，对于模拟输入通道，还需要采用一些消除干扰的措施，这点将在下一小节提到ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

6．ADC0809的内部逻辑结构

由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

图8 ADC0809的内部逻辑结构 7．ADC0809引脚结构 ADC0809各脚功能如下： D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC ：+5V工作电压。GND ：地。

REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START ：A/D转换启动信号输入端。ALE ：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC ：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。

OE ：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK ：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C ：地址输入线。8．外部特性（引脚功能）

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE ：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START ： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效。

EOC ： A／D 转换结束信号，输出，当A ／D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A ／D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK ：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc ：电源，单一＋5V。

GND ：地。

9．ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D 转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A ／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示A ／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

在本课题设计中ADC0809的通道选择是通过A7、A8、A9来选择的，A7、A8、A9与通道选择关系为：

光信号从IN0输入，声音信号从IN1输入，所以光信号的A/D转换地址70FFH，声音信号A/D转换地址71FFH。ADC0809的转换结束引脚EOC 引脚接在单片机的IN0引脚上。所以这也就意味着既可以采用中断方式也可以使用查询方式对ADC0809转换好的数据进行读取操作。采用中断方式可以节约大量的时间，这样大大减轻了单片机的工作负担。

3.3单片机部分电路的设计和论证

单片机部分使用的是AT89C51，我们对此款单片机非常熟悉，所以使用起来也相对熟练一些。下面是AT89C51的简介：

AT89C51单片机内部包含部件概括如下：一个8位CPU，一个片内振荡器及时钟电路，ROM 程序储存器，RAM 数据储存器，两个16位定时器/计数器，可寻址64K 外部数据存储空间和64K 外部程序存储的控制电路，32条可编程的I/O总线（四个8为并行I/O端口），一个可编程全双工串行口，具有5个中断、2个优先级的中断结构。

AT89C51用CHMOS 工艺制造的单片机都采用双列直插式（DIP）40脚封装，端子信号完全相同。这40根端子大致可分为：电源（Vcc、Vss、Vpp、Vpd）、时钟（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0-P3）、地址总线（P0口、P2口）和控制总线（ALE、RST、/PROG、/PSEN、/EA）等几部分。它们的功能简述如下：

1．电源：Vcc（端子号40），芯片电源，接+5V；Vss（端子号20），电源接地端。

2．时钟：XTAL1（端子号18）、XTAL2（端子）分别是内部振荡电路反相放大器的输入端、输出端，是外接晶振的端子。

3．控制总线：ALE（端子号30）用来把地址的低字节锁存到外部锁存器；/psen（端子号29）外部程序存储器读选通信号；RST（端子号9）复位信号输入端；/EA为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端；

4．I/O线：P0口（端子号32-39）单片机的双向数据总线和低8位地址总线；P1口（端子号1-8）双向输入/输出口，用来驱动4个LSTTL 负载;P2口（端子号21-28）双向输入/输出口，在访问存储器时，用作高8位地址总线；P3口（端子号10-17）双向输入输出口能驱动4个LSTTL 负载。P3口的每一个端子还有其他的功能。

P3.0——RXD ：串行口输入端； P3.1——TXD ：串行口输出端；

P3.2——/INT0：外部中断0中断请求输入端： P3.3——/INT1：外部中断1中断请求输入端： P3.4——T0：定时器/计数器0外部输入端;P3.5——T1：定时器/计数器1外部输入端;P3.6——/WR：外部数据存储器写选通信号； P3.7——/RD：外部数据存储器读选通信号；

5．时钟电力：AT89C51内有一个高增益发相反放大器，其频率范围为1.2MHz —12MHz，XTAL1和XTAL2分别为放大器的输入端和输出端时钟电路可以有内部方式或外部外部方式。在本设计中系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。为了及提高单片机的运行速度，又能最大程度的保证单片机的 运行速度，所以AT89C51的晶振使用12MHz。由此我们可以计算出AT89C51在该晶振下的时钟周期、机器周期和指令周期的计算方法如下：

1．指令周期

CPU 执行一条指令所用的时间称为指令周期。一个指令周期由1~4个机器周期组成。

2．机器周期

CPU 执行一个基本操作所用的时间称为机器周期，一个机器周期由6状态S1~S6组成，每个状态由2时钟脉冲组成，前一个脉冲叫相位P1，后一个脉冲叫相位P2，因此，一个机器周期由12个时钟脉冲S1P1,S1P2„„S6P1,S6P2组成。

3．时钟周期

时钟脉冲周期T 为计算机系统主频f 的倒数，即：t=1/f。若系统主频为12MHz，则T=1/12us。在80C51指令系统中，指令长度为1~3个字节。在单字节和双字节的指令中，除了乘法和除法指令为4周期外，都是单周期或双周期的。三字节指令都是双周期的。若系统主频为12M，则单周期指令执行的时间为12T=12*1/12=1us。双周期指令执行时间为24T=24*1/12=2us。

6．复位电路：复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种，本方案是采用两种复位电路相结合。电容C3和电阻R2构成了上电复位，当开机上电时，电容C2的正端的电压为5V，又因为电容两端的电压具有不可跃变性，所以电容C3和电阻R2之间的电压也为5V，所以单片机会复位。当系统正常工作时，由于直流电压无法通过电容，所以单片机的复位引脚相当于通过电阻R2接地，又因为单片机的复位高电平的有效，所以单片机不会复位。按键S1、电阻R1、R2构成了按键复位电路。在系统正常工作时，只要将按键按下，即可使单片机的复位引脚成高电平，单片机可复位。

在电路中采用了6个电容并联，给单片机的电源进行滤波，使单片机的电源更加平滑和稳定，增加系统的稳定性。在进行PCB 布板时，要注意将电容近贴着单片机放置。

单片机引脚的IO 口的使用：P1.2和P1.3外接继电器和蜂鸣器，P0口作为ADC0809的数据输入口,P0和P2作为地址输出口。

图9 单片机部分电路图 3.4输出部分电路的设计和论证

输出部分的电路由继电器和蜂鸣器构成。继电器电路的工作过程：

由于继电器是控制220VAC 的电压，通过的电压和电流相对较大，所以要选用功率较大的继电器。在本课题的设计中使用的是12V 的继电器。继电器室通过三极管Q1来控制，当单片机输出低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，常开触点断开常闭触点闭合，路灯被关闭。当单片机输出高电平时，三极管导通继电器线圈得电，常开触点闭合常闭触点断开，路灯被打开。因为继电器在动作时会产生高电压脉冲干扰信号。为了消除这种影响，在继电器线圈的的两端并联一个蓄流二极管1N4148，二极管的正极接在线圈的附极，二极管的负极接在线圈的正极，当

继电器失电时电流从线圈的负极流向二极管的正极，然后再从正极流到二极管的负极，之后再次流到线圈的正极，这样使线圈上存储的能量最终消耗在线圈的内部，达到保护其它部分电路的目的。

蜂鸣器电路的工作过程

当单片机输出低电平时，由于采用的是PNP 型三极管，所以三极管处于导通状态，蜂鸣器蜂鸣。当单片机输出高电平时三极管出于截至状态，蜂鸣器停止蜂鸣。在本部分电路中采用PNP 型三极管的原因是单片机输出灌电流的能力要比输出拉电流的能力强，所以采用PNP 型三极管是电流从外部流向单片机。

图10 蜂鸣器部分电源电路图 4.软件设计 4.1程序流程

4.1.1系统主程序流程图

图11 系统主程序流程图 4.1.2传感器子程序流程图

4.2程序 4.2.1主程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 0030H MOV SP,#60H MAIN: CLR P1.2 SETB

P1.3 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH SETB ET0 SETB EA CLR TR0 MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 47H,#0 MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN0_address 图12 传感器子程序流程图 MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOV A,@DPTR MOV 45H,A MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN1_address

MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOVX A,@DPTR MOV 46H,A LCALL DATA_PROCESS SETB TR0 MOV A,50H NEQ: CJNE A,#1,NEQ MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 50H,#0 SJMP MAIN 4.2.2定时器中断子程序

;子程序名称：定时器中断程序INT_T0;入口参数：50H 定时器时间到标志;子程序功能：完成中断计时 INT_T0: MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH

INC 47H MOV A,47H CJNE A,#20,NEQ2 MOV 50H,#1 MOV 47H,#0 CLR TR0 NEQ2: RETI 4.2.3数据处理程序

;子程序名称：DATA_PROCESS;入口参数：46H，47H;子程序功能：完成对数据的处理 DATA_PROCESS: MOV A,46H MOV B,#50 将亮度分为50个等级 DIV AB LCALL L_PROCESS 判断开灯还是关灯子程序 MOV A,47H MOV B,#50

DIV AB 将声音分为50个等级 LCALL V_PROCESS RET 4.2.4 ADC0809连续对2个通道采样程序 MOV R0,#30H MOV R4,#02H MOV DPTR,#0C000H 选择ADC0809的IN0输入 LOOP: MOVX @DPTR,A 启动AD 转化 LOO : JB P1.3, LOO 用查询方式等待转换结束

MOVX A,@DPTR 转换结束后，将数字量送入累加器A MOV @R0,A 数字量存入30H 单元中

MOV @R0 R0的内容加1，指向下一单元 INC DPTR 修改模拟输入通道 DJNZ R4,LOOP 8路未完，循环 5．软硬件系统的调试 5.1硬件调试

1．电源部分的调试

使用万用表测量桥式整流电路的输出端电压是否在15V 到20V 之间，若在则说明桥式蒸馏部分是正常的，不在需要检查各二极管的好坏及有无虚焊等，然后再去测量7812和7805的输出电压是否为12V 和5V。

2.单片机部分电路的调试

主要是测量单片机的电源纹波是否在控制范围内，单片机的晶振是否起振，复位电路是否正常工作等。

3.信号采集部分电路的调试

信号采集部分电路的调试比较繁琐，需要有耐心调试，由于各种元器件的参数都有误差，所以电路处理过的输出信号可能不是严格的0—5V，而且电路中有两个电位器，所以要将两个电位器联合调节。

5.2软件调试

单片机应用系统的软件设计是研制过程中任务最繁重的一项工作，难度也比较大，对于某些较复杂的应用系统，不仅要使用汇编语言来编程，有时还要使用高级语言。

单片机应用系统的软件主要包括两大部分：用于管理单片机系统工作的监控 程序和用于执行实际具体任务的功能程序。对于前者，应尽可能利用现成单片机系统的监控程序。为了适应各种应用的需要，现代的单片机开发系统的监控软件功能相当强，并附有丰富的实用子程序，可供用户直接调用，例如键盘管理程序、显示程序等。因此，在设计系统硬件逻辑和确定应用系统的操作方式时，就应充分考虑这一点。这样可大大减少软件设计的工作量，提高编制程效率。后者要根据应用系统的功能要求编写程序，例如，外部数据采集、控制算法的实现、外设驱动、故障处理及报警程序等。

单片机应用系统的软件设计千差万别，不存在统一模式。开发一个软件的明智方法是尽可能采用模块化结构。根据系统软件的总体构思，按照先粗后细的方法，把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。应明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块间的接口信息简单、完备，接口关系统一，尽可能使各模块间的联系减少到最低限度。这样，各个模块可以分别独立设计、编制和调试，最后再将各个程序模块连接成一个完整的程序进行总调试。

系统调试包括硬件调试和软件调试。硬件调试的任务是排除系统的硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试，可以发现和解决程序错误，也可以发现硬件故障。

程式序调试一般是一个模块一个模块地进行，一个子程序一个子程序地调试，最后联起来编统调，利用开发工具的单步和断点运行方式，通过检查应用系统的CPU 现场、RAM 和SFR 的内容以及I/O口的状态，来检查程序的执行结果和系统I/O设备的状态变化是否正常，从中发现程序的逻辑错误、转移地址错误以及随机的录入错误等，也可以发现硬件设计与工艺错误和软件算法错误。在调试过程中，要不断调整、修改系统的硬件和软件，直到正确为止。联机调试运行正常后，将软件固化到EPROM 中，脱机运行，并到生产现场投入实际工作，检验其可靠性和抗干扰能力，直到完全满足要求，系统才算研制成功。

6． 附 录 K1 VCC VCC R? 4 R3 RES2 GND 3 L1 11 LM324 Q2 PNP R6 RES2 R? RES4 R4 R? 2 LAMP VCC 1 ADC0809_IN0 UIA R? 光光光光 R5 RES2 Q1 NPN RELAY-SPST VCC VCC VCC LED CU1 CU2 CU3 CU4 CU5 CU6 R4 RES4 L2 L1 R2 RES2 R? U1 L2 新余学院 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）1 2 3 4 5 6 7 8 u9 12MHZ R? R4 RES4 4 VCC SPEAKER C1 UIA P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 39 38 37 36 35 34 33 32 XTAL1 XTAL2 13 12 INT1 INT0 C2 15 14 T1 T0 MIC C6 0.1UF DW Q4 NPN 31 Q3 NPN 3 R9 6.2K 1 VCC 2 11 LM324 R10 RES2 ADC0809_IN1 VCC EA/VP X1 X2 RESET 9 RESET C3 17 16 R9 6.2K R8 S1 RD WR RXD TXD ALE/P PSEN 10 11 30 29 + 8051 R7 16K R1 R2 R12 RES4 ALE 5 U4 1 2 3 4 5 U3F ADC0809_ALE_START 6 7 12 13 8

LED照明系统 第3篇

随着世界经济的高速增长,全球能源短缺越来越严重。而在总的能源消耗量中,照明用电占了约20%的份额,并且还在不断增长。因此,对普通照明的光源来说,光效是最重要的指标之一。

而照明系统光效取决于光源,光学透镜或反光杯,以及镇流器或驱动电路。在各种新光源中,最受瞩目的就是半导体发光二极管(LED)。尤其是白光LED,它在光效(理论光效350lm/W)和寿命方面具备一般光源所无法比拟的潜在优点,并且面临突破的可能。LED广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、装饰性灯等领域。其中,最有潜力的应用当属大规模的通用照明应用。然而,目前LED依然价格偏高,成本因素制约了大功率LED的广泛推广应用。同时,大功率白光LED的现有光效约为90-100 lm/W,与传统光源相比节能并不明显。除了提高LED光效以外,我们还可通过光学和电学设计来提高LED照明系统的效率。

关于系统光效

所谓发光效率(简称光效) ,指的是灯具出射光通量与光源所消耗的电功率之比: ,其中的单位是。

光效高,对于国家来说意味着节能节电,对于用户来说意味着省钱,即同样照度可以用较低瓦数的光源实现。

事实上,用户关心的是照射在实际需要照射到的面积(空间)的照度。因此,与照明系统效率相关的概念有:光源光效、灯具效率和光利用率(如图1)。

光源光效 = 总光通量/总功率;

灯具效率 = 灯具出射光通量/光源光通量;

光利用率 = 要求被照明的有效面积内的光通量/光源光通量。

因此,照明系统的效率为:系统光效 =光源效率X光利用率=驱动器效率X光效 X光利用率。由于驱动器效率一般为90%左右,各类光源差别不大,故本文主要针对光效和光利用率展开分析和讨论。

光源光效

首先,分析一下光源光效。

光源光效可表示为:

其中,驱动器效率,指驱动电路镇流器上的损耗;光辐射效率,对应光源的发热损耗;辐射光谱中可见光百分比,指明了红外、紫外损失;辐射光效,是人眼时间函数加权比

表1列出了各种光源的光效,并进行了比较和分析。

由表1可见:当前LED的绝对光效约为90-100 lm/W,比高压钠灯、金卤灯、荧光灯等略低。但是高压钠灯、金卤灯、荧光灯等光源的光效提高难度较大,而LED的潜力巨大,其理论光效为355 lm/W。由于现有技术和工艺水平的限制,LED难以达到理论光效值。但近年来LED的光效已在快速提高,如已有报道160lm/W以上的实验室数据及130lm/W以上的市场产品。可以预见,从光效的角度,LED将对现有的其它光源形成很大的挑战。

光利用率

该部分将通过一个照明系统的例子,来分析系统的光利用率。

图2所示的是一个LED照明系统。光源发出的光经过灯具调制后投射在目标照明区域上。照明系统出射的是一个圆形光斑,而用户需要照亮的是一个矩形区域。

由前面的分析,可得:

光源光效=1000/15=67lm/W,

灯具效率=650/1000=65%,

光利用率=450/1000=45%。

所以该照明系统的光效=光源光效*光利用率=67*45%=30lm/W。

LED照明系统光效

LED照明系统往往由光源、镇流器或驱动电路、光学透镜或反光杯、以及其他部分组成。所以系统光效,是光源所发出的光通量,光学效率(即光利用率),和电学效率的乘积:

对于LED,光源光效是内量子效率、出光效率和辐射效率K的乘积,所以:

表2出了各部分效率的当前大概情况。从此可以看出当前LED进入普通照明我们所需努力的方向。

除了光源光效之外,我们还可以通过提高驱动器效率和光利用率来提高整个照明系统的光效。

首先,从驱动方面来说。LED光源需要恒流驱动,驱动器的效率会影响灯具的总效率。因此,好的LED驱动器设计不仅需要满足特定的电学要求,而且应当具有尽可能高的效率。常用的LED恒流驱动器有Buck、Boost及Buck-Boost等拓扑结构。

另外,光学设计也非常重要。LED体积小,接近理论上的“点光源”,这点对灯具设计师设计光学系统的时候非常有利,可以精确地定位发光点,解决了光源的隐蔽和最终灯具的多样化问题。另外接近点光源的LED给灯具的配光创造了无限的空间,包括高效率的LED灯具与特种配光应用。

LED照明系统光学设计

传统光源的灯具利用效率较低,这是由于以下这两个原因造成的:1四面发光,部分光被光源本身挡住;2发光点大,不易做光学设计,灯具效率不高,且出射光斑不会与要求的有效照射面重合而会浪费部分光;在不同的应用下传统光源的光利用率也不同。相反的,LED的光利用率较高,我们从理论模拟可达到90%。所以,合理的光学设计对LED的应用非常重要。

商品化的白光LED具有内置的反射器和封装树脂透镜等,这已经形成了一次光学系统,使得其光输出具有固定的方式。二次光学设计是提高灯具的有效光利用率的必要途径。

具体实现方法分为(如图3):

A) 按光学元件分类:

(1)、LED+反光杯

(2)、LED+透镜

(3)、LED+反光杯+透镜

B) 按投射方式分类:

(1)、单个LED模块投照

(2)、多个LED模块分区域投照

图4 是一个LED路灯用光学软件tracepro模拟后得到的光斑。这是一个道路照明较好的灯具方式。

LED散热问题

LED属于半导体发光器件。我们都知道,对于半导体器件,随着温度的变化,其特性会有明显的变化。对于LED,尤其是大功率LED,结温的升高会导致器件各方面性能的变化与衰减。当大功率LED用于照明,特别是普通照明领域时,我们必须控制结温的升高。随着半导体工艺和技术的进步,在实验室中LED的光效已经达到150lm/W,光电装换效率为20%~30%,这意味着输入的电能有70-80%都装换成了热,从而导致LED温度上升。

结温的上升取决于器件的热阻、封装,以及灯具的热沉。因为普通照明用LED的功率往往超过1 Watts,所以散热问题变得极为重要。对于LED来说,结温过高将对器件带来一系列不利影响,这些影响主要体现在三个方面:

首先,结温过高将减少LED的外量子效率,从而加速光源的光衰。一般来说,随着温度升高,LED的光输出减少,不同类型的LED衰减也各有不同。

图6是在我们实验室里测得的光输出随环境温度变化曲线。我们选用不同厂家的8个LED作为样品:1-4号的功率2为0.06W,5-8号为1W。样品分别在3个温度(-40°,25°,70°)下点亮。经过3小时的点灯稳定时间,测量输出光通量和相对光谱能量分布。由实验结果可以得到:光通量对环境温度(事实上是结温)的变化相当敏感,尤其是大功率LED。

其次,结温过高将导致LED发出光的主波长的偏移,这将导致两个后果:

1 导致荧光粉与输出光失配,从而导致光输出下降。图7给出了YAG荧光粉的光谱响应。YAG荧光粉是白光LED中最普遍使用的荧光粉。可以看出:波长大于370nm时,激发光谱的响应效率将随波长增大而下降。

2 导致输出光的颜色和色温的漂移,这两项都是普通照明的重要指标。

最后,结温过高将加快器件的老化,减短器件的寿命。图8和图9分别给出了市场上常见的某型号LED的期望寿命(B50, L70,即50%的灯光输出下降到70%)随结温和灯壳温度的变化情况。

综上所述,可以看出:对普通照明用LED来说,散热设计极为重要。当我们评估LED普通照明系统,计算系统光效和光通量时,必须考虑结温的影响。

普通照明用LED器件的思考

产业的发展是市场需求决定的,然后技术可行性对市场需求所决定的方向进行修正。也就是说,市场的需求对产业的发展提供了方向,但是具体由何种途径,何种方式达到这个方向,则是由技术决定的。打个比喻:如果对产业发展方向进行一次投票的话,市场需求对某一方向有投赞成票的权利,而技术对某一方向有投反对票的权利。因此,在思考LED用于普通照明产业的方向时必须要考虑:普通照明需要什么?

我们知道,普通照明需要的是高光效的照明系统,所以光效是LED照明系统重要的指标。

文章最后,我们对LED产业及产品的发展方向做个分析:

(1)假如若干年后商业化的LED的光效达到150lm/W～200lm/W,LED及其灯具(应用)会是怎样?

答案1:多个紧密排列的LED封装不是合适的方向。

1LED灯具的主要尺寸是散热器,紧密排列的LED并不能减少灯具的尺寸;

2紧密排列的LED将增加散热难度;

3与单颗LED相比,紧密排列的LED比单颗LED发光点大,增加光学设计的难度;

4紧密排列的多颗LED会增加眩光。

答案2:实用型的单颗LED不是功率越大越好。

1只要LED没从机理上解决温度升高出光减少的问题,而大功率的芯片比小功率的芯片散热更难;

2大功率的芯片如果需要加大芯片的尺寸进而发光点加大的话,它将增加光学设计的难度;

3当然,也不是功率越小越好,以光效高兼顾总光通量为准。

答案3:分散排列的多颗LED组合是更合理的普通照明应用。

这样一来,灯具总尺寸将更小,灯具光利用率将更高。

以上三点,是建立在LED光效在现有基础上进一步提高,但离理论光效仍然有较大距离的基础上分析的。如果光效达到或接近理论光效如80%以上,以上分析将被部分颠覆。因为,这时候散热将不是问题,即只有20%的能量需要散热。但小尺寸有利于光效的分析基础还在的。

(2)LED产业在中国具有广阔前景

首先、中国有完整的照明产业链;

其次、LED的应用如果以多颗组合时,组合的多样性产生了产品的多样性,多样性的产品对中国制造更加有利,这点CFL主要由中国生产就是一个佐证。因此,可以预计,中国将继续成为LED灯具的大国。

LED照明系统 第4篇

LED照明技术具有很大的技术优势, 它具有使用寿命长、亮度高、安全性好、耗电耗能低、节能环保等优势, 深受群众的热爱, 飞机照明是LED照明技术在航空飞行技术上的一项重要分支, 照明技术的核心是光源。爱迪生在1879年发明了第一代电光源—白炽灯, 启动电气照明技术时代。1940年第二代光源荧光灯出现, 光源强度较小, 主要用于飞机内部照。1991年第三代光源HID灯出现, 当时在飞机外部照明系统中应用。而近年来发明的LED照明技术是一种新型的照明技术, 采用的是第四代光源—半导体电致发光光源, 飞机照明技术迅速发展。

1 LED照明技术

1.1 LED照明技术的发展

LED被应用于各种领域, LED其实是一种发光的二极管, 利用半导体材料电流注入发光的一项新型的照明技术, 将电能转化为光能。在1907年发现了半导体材料发光的现象, 从而对这种现象开始了进一步的研究。在1962年第一个发光二极管发明了出来, 经过长期的发展, LED照明技术逐渐进步, 大大超过了白炽灯、荧光灯、HID灯等的功效, 目前LED照明技术广泛应用于各个领域, 对于飞机照明这个领域, 也存在有巨大的潜力。

1.2 LED照明技术产业的现状

节能环保已经成为时代的主题, 现在国家也越来越重视节能环保这个话题, 在中国LED照明技术也有很大的优势。首先中国对这一种照明技术的需求很大, 对于中国LED照明技术也带给中国了巨大的好处, 在各个领域, 都得到了广泛的应用, 不论是室内照明、交通信号灯, 汽车照明、还是飞机照明, 都是不断向前发展的一个方向。LED照明技术产业的发展也将越来越迅速, 这也必将成为趋势。

2 飞机照明

2.1 飞机照明系统的发展

飞机照明系统也是一项不断发展的新型照明技术。飞机的照明系统, 是用于提供飞机起飞、航行和着陆时照明的部分, 它是飞机照明的一个非常重要的部分。目前为了保证飞机在起飞、巡航、着陆时的安全性及顺利飞行, 对于飞机照明系统的要求也是越来越高, 原始的飞机照明系统条件是非常简陋的, 采用钨丝灯作为光源, 光线比较分散, 聚光性能差, 后来对钨丝灯的内部进行了一番改进, 增加了一些反射结构, 飞机着陆、滑行才更加安全有保障。当然, 随着飞机产业的发展, 飞机的数量也是逐渐增多, 这就造成了飞机空间密度的增大, 为了使飞行员及时发现临近飞机避免相撞, 就有了红-绿-白三色灯系统的航行灯结构, 以此来标志飞机的轮廓及航行的方向, 后来就设计出了频闪灯、防撞灯等系统, 与航行灯相互协作, 以便于飞行员在高速飞行时及时准确的发现临近的飞机。而近期, 飞机照明技术系统不断的发展起来, 照明条件也有了很大的改善, 各类灯具发挥独特的作用, 再加上相互配合实现各种功能。

2.2 飞机的照明系统

3 LED照明技术在飞机照明系统应用的优势

3.1 寿命长

常用的卤素灯、HID灯使用寿命在2000小时或3000小时左右, 但是LED的使用寿命则可以达到100000小时以上, 并且采用LED光源的灯具的使用寿命可达20000小时以上, 减少了飞机更换灯具的次数, 提高效率。在飞机长期使用中, 在环境恶劣的情况下, 照样可以正常工作, 不易损坏, 因此LED使用寿命较长。

3.2 安全、可靠性

卤素灯里面含有灯丝, 在高强度震动的情况下特别容易发生损坏, 而LED灯内没有易损、易爆的部件, 因此LED灯的抗震强度性能很好, 比较有安全、可靠性。

3.3 高效、节能环保

航行灯常用的卤素灯发光的效率是20~33lm/w, 滑行灯、着陆灯谱表采用的HID灯发光的效率是80~100lm/w.而白光的LED灯发光效率则已经达到了120lm/w以上, 节省了20%的电能。

3.4 光学设计的先进性

飞机照明系统对光的分布要求非常高, 大面积的光源, 光的利用率就很低。而LED采用了先进的光学设计, 发光面积很小, 是一种高性能的照明灯具。

3.5 可调颜色, 显色性极好

荧光粉可以改变发光光谱, 通过调整荧光粉的成分, 因此白色的LED显色性很好, 并且还可以调换不同色度的LED来适应各种场合的不同需求。

3.6 响应速度快

LED光源的灯具响应速度非常快, 响应时间可以在纳秒量级, 还可以对亮度进行方便控制, 在飞机的照明系统中, 比如频闪灯、防撞灯这些都需要闪光的频率一定要快。

4 结论

LED照明技术应用于各种领域范围, 飞机照明技术具有巨大的应用潜力。采用LED照明技术, 有助于飞机的安全飞行, 大大提升了飞机照明技术的整体性能。

参考文献

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[2]黄天宏.LED照明技术的研究和设计实例[D].湖南大学.2009

[3]栾日涛.新型机外照明技术的研究与发展现状[J].甘肃科技纵横.2012 (12) :10-14

[4]李晋闽.LED照明技术研发还需理念变革[N].中科院半导体所所长.2011

[5]王刚.LED——未来的照明工具[J].科技经济市场.2011 (02) :15-17

LED照明总结 第5篇

为期一个学期的LED照明选修课，即将告一段落。在这这一学期LTD选修课中，通过老师的讲解，从我以前对LED概念以及认识一片空白和无知，老师的讲解后，我逐渐认识和了解LED的概念、应用以及LED照明在国外和国内的发展和发展趋势，以及LED照明对未来的世界的影响。

下面让我带个你们介绍我对LED的认识和总结：LED（LightingEmittingDiode）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛.美国从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，欧盟也在2000年7月宣布启动类似的“彩虹计划”。我国科技部在“863”计划的支持下，2003年6月份首次提出发展半导体照明计划。多年来，LED照明以其节能、环保的优势，已受到国家和各级政府的重视，各地纷纷出台相关政策和举措加快LED的发展；大众消费者也对

这种环保新型的照明产品渴求已久。但是，由于投入在技术和推广上的成本居高不下，使得令万千消费者翘首以待的LED照明产品一直可望而不可及，迟迟未能揭开其神秘的贵族面纱！

随着国内部分厂家技术和生产成本的降低，LED照明叫好而

不叫座的局面行将改变。价廉物美的LED照明产品，将给中国照明行业带来革命性的冲击，为广大消费者带来光明的福音！

LED的出现改变了世界的面貌，让人们的生活充满了活力和

光彩，让我介绍LED的优点：

高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。

1、寿命长：LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

2、多变幻：LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即

256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。

3、利环保：环保效益更佳，光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。

4、高新尖：与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品，成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件 “高新尖”技术，具有在线编程，无限升级，灵活多变的特点。

LED的应用领域“

1、信号指示应用:信号照明是LED单色光应用比较广泛也是比较早的一个领域，约占LED应用市场的4%左右。

2、显示应用:指示牌、广告牌、大屏幕显示等，LED用于显示屏幕的应用约占LED应用的20%—25%，显示屏幕可分为单色和彩色。

3、照明应用:

①便携灯具:手电筒、头灯、矿工灯、潜水灯等；

②汽车用灯:高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯等，大功率的LED已被大量用于汽车照明中。

③特殊照明:太阳能庭院灯、太阳能路灯、水底灯等；由于LED尺寸小，便于动态的亮度和颜色控制，因此比较适合用于建筑装饰照明。

④背光照明:普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸超大尺寸LCD显示器背光源等，LED作为手机显示的背光源是LED应用最广泛的领域。

⑤投影光源:投影仪用RGB光源；

⑥普通照明:各类通用照明灯具、照明光源等；

通过一个学期的学习认识到LED照明的发展迅速，对以后的社会会有很大的影响。LED的出现和发现让世界变得更有色彩和绚丽的景象。LED的发展让我们的照明设备更加的明亮，对社会的环境更加的环保。LED的发展会改变世界原来的面貌，会让世界焕然一新

滚烫的LED照明 第6篇

动辄数百亿元的投资数不胜数，产业链、产业集群遍布各省，触目所及业内成员大都有着三位数的年增长率，大手笔的采购制造设备，唯一缺乏的便是核心技术??LED照明产业中的种种迹象令人忧虑。激素一般注入的资本能否弥补核心技术空白？这个产业是否将在走向成熟之前，陷入一片红海？

随着全球众多国家纷纷订立政策推动LED照明应用发展，预计2015年仅中国LED照明市场规模将近千亿美元。中国目前白炽灯超10亿盏，照明耗能约占电力总消耗量的1/6，国家发改委正着手制订“白炽灯淘汰路线图”，初步计划2018年起国内基本不再使用白炽灯。

在国家政策支持下，各路资本以前所未有的速度闻风而动。据国家发改委统计数据显示，我国LED照明芯片、封装和应用产值之比为1∶9∶22，其中上游企业近70家，封装企业1000余家，下游应用企业3000余家。下游的LED照明应用产业，已是资本云集，炙手可热。

热度从LED上游的芯片产业率先开始显露。2010年，各省市为响应国家LED发展政策，先后开始提供企业购置MOCVD机台的补助款，依机台种类及所在地区不同，企业每购置一台MOCVD机台，可得到人民币800万?1200万元人民币不等的补助。

能够提供生产GaN和GaAs外延片（用于制作蓝、绿、红、黄、黄绿色LED）的MOCVD技术设备的制造商并不多，德国的艾思强（AIXTRON）公司和美国的维易科（VEECO）精密仪器有限公司这两家几乎占据了全球90%以上的市场份额。2010年总出货量为800台，而据不完全统计，其中仅中国就采购345台，预计今年还将有500台的采购规模。

热度的蔓延非常迅速，而且越向产业链下游延伸，热度便变得越发疯狂。在LED的中游环节封装产业，全球最大的LED集成和封装设备供货商ASM太平洋科技有限公司的2010年年报披露，截至2010年12月31日，年度营业额达95.15亿港元，与2009年度47.32亿港元比较，业绩暴增101.1%，综合盈利比2009年增加203.8%，其中香港、台湾、大陆三地销售额55.13亿港元，占其总营收57.9%，而大陆独占其37.6%。尽管销售利润率高达33.8%，纯利是2009年的3倍，订单仍然有增无减，小额订单基本无货可供，即便大客户，也要支付定金之后八个月到一年以后才有货可提。

LED盛世

是谁为艾思强、维易科和ASM太平洋提供了大量订单？是全国宛如雨后春笋般涌现的LED产业集群和产业基地。

产业规模位居全国首位的广东省，惠州科锐、比亚迪照明等一批投资超10亿元人民币的项目相继上马。德国欧司朗、台湾晶元光电、李洲电子等纷纷进驻广东，康佳、创维、大族激光等上市公司也以并购、增资扩股等方式进军LED产业。更有东莞勤上、东莞富华、风华高科等规模超亿元人民币的LED骨干企业，已初步形成了一个总规模超500亿元人民币的LED产业带。

安徽省三安光电芜湖光电产业化项目总投资120亿元人民币，合肥彩虹蓝光全色系高亮度LED外延片和芯片项目总投资100亿元人民币，德豪润达芜湖LED生产线项目总投资60亿元人民币。

大连国家半导体照明产业基地瓦房店光电园总投资超过百亿元人民币，是目前中国投入建设的最大的LED产业园之一。

福建省8个LED重点产业园区，聚集了三安、乾照、晶宇等LED外延、芯片龙头企业，华联、光莆等封装龙头企业，以及数量众多的应用产品生产企业。

富士康在济南投资5亿美元，从事LED照明、封装及电子屏生产项目，中科院长春光机所物理研究所与汶上县政府、华都照明公司共同投资6.2亿元人民币建设研发生产LED节能灯和半导体产业园建设项目。截至目前，仅山东省LED产业开建和开工的重点项目已达33项，计划总投资325亿元人民币，其中过亿元的大型投资项目达17项。

国际领先的LED厂商则更青睐上海，飞利浦、GE、达科等已将总部、研发中心落户上海。据不完全统计，外资资本2010年投资境内LED产业资本总额约100亿美元。众多台企也纷纷涉足大陆LED市场，包括晶电、台达电、亿光、强茂、东贝等十数家知名企业。

2008年红杉中国投资乾照光电1022万美元，该企业在创业板上市，投资回报达22倍。高回报的示范效应，点燃了PE投资LED领域的热情，手持滚滚热钱，大刀阔斧地见缝插针，排兵布阵。

金沙江创投相继投资了太时芯光、晶能光电、晶和照明、易美芯光等4家企业，其在江苏常州建设金沙江半导体照明产业园，总投资额接近2亿美元；应用照明领域的勤上光电，三年来共吸引深创投、特变电工、万向集团等机构的风险投资近6亿元人民币；青云创投3000万美元投资真明丽；开投基金、IDG及其他民间资本向武汉华灿投资1.5亿元人民币。

尽管在各种井喷热潮中，2010年我国LED照明行业产值突破1500亿元人民币，相比2008年翻了一番。然而，2011年以来，LED灯具产品遭遇欧美等国家和地区通报3起。暴露出国内LED企业生产技术能力、产品质量等一系列短板。

空心的产业

虽然风起云涌的投资热潮不断催生LED照明开花结果，基本形成了较为完整的产业链，但与发达国家相比，中国企业在技术上仍然存在巨大差距和“孵而不化”的失衡隐忧。

据中山市检验检疫局统计数据显示，2010年中山LED共出口1371批，货值4292万美元，约为2009年LED出口货值的近4倍。2009年，中山大约有LED企业100多家，而到2010年与LED相关的企业数达到了600余家。

“当地一批LED龙头企业也逐步成长起来，华艺灯饰股份有限公司承揽了国内多个大型项目的LED供给，中振灯饰出口海外的圣诞灯饰产品全部转型为LED产品。”中山市照明电气行业协会总干事何兆钿说，“但除了封装技术在这一年中有较快的发展之外，目前中山掌握核心技术的LED企业基本上还是零。”

在LED整个产业链条中，在外延片和芯片等核心技术方面，中山众多LED企业基本无所进展，由于LED封装环节进入门槛不高，大量企业涌入，从而导致竞争价格激烈，行业整体回到低端竞争。

事实上，面临尴尬局面的不止中山一地。纵观国内现阶段也基本以中下游产业链发展最为快速和完整，占LED产业整体产值比重近九成。我国LED芯片及器件产品大多集中在小功率、中低档领域，其中包括小功率晶片领域的三安光电、乾照光电等企业。由于受限于技术、产能、人才供应等因素，国产芯片尽管售价仅为进口芯片的1/10，不足1毛钱人民币，但仍然仅占国内市场的供应量不足10%，无法进入主流供应商的行列。

除此之外，高亮度功率型LED芯片、器件80%以上均依赖进口。外延生产用关键设备MOCVD和外延片衬底、封装用的高性能硅胶、环氧树脂、荧光粉等原材料基本也要依靠进口。

在整个产业链中，上游产业是一个资金密集、技术含量高、利润回报高的环节。而上游的核心专利技术集中在日本Nichia(日亚)、Cree(美国科锐)、Osram(德国欧司朗)等为数不多的海外巨头手中。在外延片和芯片领域，美国和日本企业也处于垄断优势。在专有技术高压线下，这些企业拿走了60%以上的利润。大部分的中国LED制造商，只能在产业链末端的封装应用领域，争夺余下不到40%的利润。

据广发证券的研究报告，在目前的LED照明行业，政府市政工程仍然是LED照明行业的主要引导者，市场上的主要LED产品集中在景观照明、隧道灯、路灯在内的通用照明产品，真正的LED照明市场并未启动。2010年LED在国内整个照明市场的渗透率仅为1%，诸多企业依靠政府市政工程生存，凭借补贴盈利。

濒临红海

“今年LED路灯企业没人赚到钱，LED隧道灯赚了些生活费。”一资深行业人士说，“十城市万盏计划已增至五十城市200万盏，政府采购、EMC(合同能源管理）让许多企业埋头于路灯研发、投标，但真正达到路灯客观指标要求的凤毛麟角，还无法大规模普及。”

据这位行内人士介绍，依照现有技术，芯片的发光效率仅有30%，而70%则变成热量散发。LED晶元对环境温度非常敏感，超过限制温度，即发生光衰。现在国内的散热技术仍停留在被动散热层面，而主动散热技术尽管各有高招，还是缺乏成熟的突破性技术跨越瓶颈。而与之相配的电源技术，也无法与LED灯源长达5万?10万小时的寿命相匹配。

深圳市灯光环境管理中心规划设计室主任吴春海说：“目前人们在宣传和推广LED路灯以及其他照明产品时候似乎已经忽略了LED路灯的照明本质，过度宣扬节能和环保好处。只有在达到一定的照明质量的前提下，LED路灯的节能效果才有意义。”

“投资不光是市场的需求，还要有相应的人力物力与之匹配，技术对其保证，投资者需要做全面的分析。”睿智投资咨询有限公司董事长张小磊说，“作为新兴产业，应该吸取其他产业低水平重复建设造成恶果的经验教训。如果不加以合理的调控和引导，必然会进一步加剧生产能力的过剩、资源消耗大与技术水平低的矛盾，这不仅会延缓中国结构调整和产业升级的步伐，而且也会造成资金和资源配置上的重大浪费。”

《2010年高亮度LED市场回顾与展望》报告中指出，虽然2010年中国大陆LED制造商占全球高亮度LED市场总产值仅2%的比例，且相关技术仍落后国际大厂约三到五年，中国大陆预计在2015年前投入104亿美元于LED照明产业发展，将有助于缩短与国际业者间的差距。

一种智能LED照明系统设计 第7篇

关键词：蓝牙模块,恒流驱动,LED调光,智能照明

LED作为一种新型光源,在迅猛发展的同时,已得到了大规模的普及应用。除了能提供巨大的节能潜力之外,LED照明的发展也越来越趋向于智能化和人性化,现在的照明产品不仅限于为人类提供照明,正逐渐超越照明本身而提供更为理想的服务。我们发现LED照明将在智能家居、智能建筑和智慧城市中扮演更加重要的角色。基于这种发展需求,本文主要结合蓝牙无线通讯技术,提出并设计了基于蓝牙芯片nRF51822和LED驱动芯片ILD4120的LED智能照明系统,实践证明系统能对LED照明实现智能控制,从而营造出健康舒适的照明环境。

1系统方案

1.1蓝牙通讯模块

Core51822通讯蓝牙模块是基于nRF51822的蓝牙4.0模块,尺寸小巧,稳定可靠,广泛应用于可穿戴设备、RF智能射频标签、智能家用电器、工业控制、数据采集系统。nRF51822是一款为超低功耗无线应用(ULP wirelesss applications)打造的多协议单芯片解决方案。整合了Nordic一流的无线传送器,同时支持Bluetooth(R)low energy和专用的2.4 GHz协议栈[1]。原理图如图1。

nRF51822内部架构包含2.4 GHz多协议无线射频32位ARM Cortex M0处理器、128位AES硬件加密处理器、256 k B flash/32 k B RAM、可编程外设接口PPI、全功能数字接口:SPI/I2C/UART、10位ADC等单元,模块为全局独立电源管理,可以工作在1.8 V~3.6 V的电压范围。

1.2恒流驱动芯片

ILD4120是英飞凌公司生产的一款LED恒流驱动芯片,具有性能好,可靠性高等特点,ILD4120具有较宽的电压输入范围,支持降压拓扑,工作电压可以从4.5 V~40 V,驱动电流最高能达到1 200 m A,可实现高达98%的驱动效率,恒流控制误差低于3%,能采用两种不同的调光方式模拟和PWM(脉宽调制)对LED光源进行调光。除了普通的过流保护外,还具备温度保护机制,专门防止LED灯和LED驱动IC出现热过应力现象。因此,这种集成智能热保护和过流保护可以最大限度延长LED灯和LED灯具的使用寿命[2]。

2系统方案设计

2.1系统总架构

控制系统的原理框图如图3所示,首先开启手机或IPAD等智能终端设备的蓝牙信号,打开安装好的照明管理软件发出控制信号,主控单元中的蓝牙模块接收到控制信号后交由单片机分析处理,单片机对数据及指令进行分析处理后将PWM控制信号发送给LED驱动单元,LED驱动电路对LED光源进行调光或调色温等相关照明控制。蓝牙技术已经非常成熟,在手机设备中已经普及,不会增加用户的终端成本,将蓝牙技术应用到照明控制方面,实现智能化的同时又节约了成本。

2.2电源电路设计

系统电源部分如图4所示,供电电源采用了开关电源芯片MP2451,具有转换效率高、低能耗、纹波小、抗干扰能力强、封装面积小、外围器件少等特点,非常适用于本系统。

2.3主控电路设计

系统主控电路如图5所示,由于Core51822内置MCU及蓝牙芯片,集成度高,方案成熟,外围接口丰富,可扩展交互式人机界面,非常适用于产品的二次开发应用。控制电路接收来自手机或IPAD等终端的蓝牙控制信号,输出PWM控制信号给LED驱动电路对LED光源进行相应控制。

2.4驱动电路设计

系统的LED驱动电路如图6所示,ILD4120接收来自控制单元的PWM调光信号,根据LED光源的灯珠数量及最大工作电流,确定驱动电路的电感值、感应电阻值等参数,实现稳定可靠的恒流驱动,加上芯片内部特有的热保护和过流保护机制,在保证光源的照明效果同时延长光源的使用寿命。

3结论

本文使用了无线通讯模块、LED恒流驱动芯片实现LED的智能照明管理,对系统的硬件设计做了详尽介绍,实现了智能手机等终端设备远程控制LED照明状态,将智能化照明和人性化照明完美融合。系统还具有扩展性好、体积小巧、使用便捷、兼容性好、易于升级等特点,今后还可以加入音频系统,设计数字家庭式多媒体装置,在智能家居行业中具有良好的市场应用前景。

参考文献

[1]NORDIC公司.semiconductor nRF51822数据手册[Z].2013.

LED智能节能照明控制系统的设计 第8篇

系统主控模块功能

这套节能照明控制系统是在大庆石油学院现代教育中心中控室安装试运行的。根据国家标准民用建筑照明设计标准 (GBJ133-90) , 我们控制室内亮度在200lx左右。

本控制器设置了3套传感系统和严密的软件控制, 其工作方法是:

首先通过被动热释电红外探测器和环境噪声探测是否有人, 并探测环境亮度。如果没人, 所有LED灯均不开。如果有人, 分成二种情况:

·�若需要照明的环境的照度X>200 lx时, LED照明灯具处于关闭状态;

·�若需要照明的环境的照度X<200 lx时, LED照明灯具处于开启状态, 并且随着环境照度调节LED灯具的照度, LED灯具释放到室内的平均照度为E=200-X。

硬件饲服控制系统

针对以上情况, 本系统以MCS-51单片机为核心, 组成一个集采集、处理、控制为一身的自动控制系统。其框图见图1。

它主要由三部分组成:传感器单元, 控制器单元, LED驱动电路和照明系统。

传感器单元

被动式热释电红外探测器

被动红外探测器有三个关键性的元件:

菲涅尔滤光晶片, 它通过截止波长8~12µm的菲涅尔滤光晶片, 起带通滤波器的作用, 使环境的干扰受到明显的控制作用。

菲涅尔透镜, 作用有两个:一是聚焦作用, 即将热释的红外信号折射在PIR (热释电红外传感器) 上, 第二个作用是探测警戒区内红外线能量的变化, 并由系统内固化软件对所采集的数据进行运算加工, 由控制系统内的控制软件通过控制逻辑来决定是否发出开灯信号。

热释电红外传感器 (PIR) 将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号, 即热电转换。

因此在被动红外探测器的警戒区内, 当无人体移动时, 热释电红外感应器感应到的只是背景温度, 当人体进人警戒区, 通过菲涅尔透镜, 热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异, 信号被采集到伺服系统以后, 由软件对该新采集的数据与系统内存中已经存在的前期探测数据进行延时比较, 以判断是否真的有人等红外线源进入警戒区, 还是只是环境波动, 甚至是元件自身内部噪声的影响, 以免发生误判断。因此, 红外探测传感部分软硬件主要是通过探测环境红外线变化来判断是否有人进入需要照明的警戒区。

匹配低噪放大器的作用是当探测器上的环境温度上升, 尤其是接近人体正常体温 (37℃) 时, 传感器的灵敏度下降, 经由它对放大器的增益进行补偿, 增加其灵敏度。

另外由于距离等衰减因素的存在, 温度传感器和内部软件的初始数据并不需要定在37℃这个点上, 而是要综合环境因素, 元件灵敏度最近线性能区段来定初始值。一般都会低于人体温度, 这恰好也是元件比较灵敏且元件比较接近最近线性的区段。

若在建筑公共区间使用该系统还要考虑随着季节变化而采用不同的初始值, 并对控制软件增加相应的控制模块, 主要是因为建筑内公共区间的温度变化要比室内温度变化范围要大一些, 情况也复杂一些。

环境噪声探测

主要是通过探测环境中人类日常活动所产生的噪声进行探测, 并与红外线部分的数据在系统内部进行或运算, 以补偿在环境温度非常接近人体时红外探测不敏感而无法判定是否有人进入需要照明的区域。

可见光探测器

通过对光电管、光敏电阻等光电探测器的各种性能进行比较, 发现光敏电阻的光谱响应峰值比较接近人视觉敏感区的波长。其次是当光照强度减弱时, 它的响应时间相对增加, 装置在光照强度变化时, 输出状态保持相对稳定。考虑到光敏电阻对温度变化较为敏感, 偏置电路中的电阻可以采用与探测元件温变系数相近的光敏电阻, 以防止工作点漂移。

另外在内部的软件设计上主要取接近人眼最敏感的感应数据区间, 这样一是减少控制系统的误判几率, 另外也使得程序的数据区空间缩小到最小, 为以后软件的再升级留出空间, 为硬件系统的充分利用打下基础, 并对系统的总体硬件成本控制起到重要作用。

控制单元

我们采用单片机作为照明系统的核心, 单片机的品种规格很多, 选取的原则是尽量使系统简单、性能可靠、成本低。我们选用Intel的8051单片机, 其内含128字节的RAM, 32条I/O线、2个8位常数可自动重装的8位定时器/记数器。单片机输出脉冲经隔离、功率放大后可直接接至可控硅控制极, 控制可控硅。为降低来自电网的干扰, 由单片机I/O线产生的触发脉冲, 必须经隔离后送至可控硅的控制电路中。可控硅 (SCR) 调光器, 多用于可控整流、逆变、调压电路, 很容易进行电流的调光, 通过电压限制的调整, 能进一步延长灯的寿命。

LED照明系统和驱动电路

我们采用1 W的白光L E D, 发光效率60lm/W, 预计室内亮度在200lx左右。

由平均亮度公式:

式中E一平均照度, Ф一光源的光通量, N一灯具数, U一灯具的利用系数, K一维护系数, A一室内面积。

考虑到室外亮度越低, 对室内亮度的补偿越小, 所以我们安装400个LED, 全部点亮其室内亮度可达208lx。

下面讨论设计LED灯的主要问题:

·驱动电源的选用

我们选用的AP-2B320发光二极管驱动器是制作一体化半导体灯的专用电源变换器, 用于安装在半导体灯内部, 串联驱动1串10~40支1瓦大功率发光二极管工作, 220V交流市电供电, 输出320mA稳定的单向脉动恒定电流。驱动器使用高频脉宽调制开关变换电路实现恒流控制, 变换效率高, 可达85%以上, 工作稳定。驱动器为全密闭模块封装结构, 适合在高湿度, 高粉尘, 强震动, 对防爆有一定要求等环境下使用, 非常适合室内使用, 经过软件升级也可用于建筑物公共区间照明使用。

·L E D灯的连接方式

目前成熟应用的都是单粒1W的LED, 很显然, 做这样一个半导体灯要用50只发光管。50只LED全部串联, 或者并联都存在一些问题。

如果全部串联连接, 如果有一粒LED开路损坏, 则整灯不亮, 而且50支LED全部串联, 其驱动电压至少要150V, 安全性减低。

如果全部并联连接, 有一路开或短路, 则电流不均衡, 影响灯具使用寿命。

从驱动技术和发光管的特性来看, 多只发光管组应该优先使用串联方案。这样, 只要驱动器给的电流合适, 所有发光管的电流都是一样的。发光管串联使用大家常常担心一个问题, 就是一个发光管开路整串都不亮了。我们对样灯打过高压, 也作了突波实验。从应用实践上看, 只要驱动不失控, 给发光管的电流合适, 发光管很少见到开路的情况, 即使发光管本身质量不好出故障, 一般就是自己不亮, 但还是保持通路, 其他管照样亮。而且发光管都有很强的过电流的能力, 比如3 0 0 m A的1瓦发光管短时间加600m A的电流也不会坏。所以, 使用发光管时应以串联为主, 这样发光管才有稳定、一致的电流, 对提高灯的寿命有利。

由于管数太多, 全部串联其驱动电压太高, 不得不连串带并, 所以混联。专用的LED驱动器一般是电流源, 既然LED驱动器提供的是一个恒定的电流, 多串并联时就必须辅以外部均流措施, 均衡地把驱动器提供的总电流分配给每一串, 最简单的办法就是每一串里串一个电阻均流。多串并联时首先是要使各串发光管的总管压降尽可能地保持一致, 然后再串入电阻牵制电流的偏移。电组上的压降太大功耗增加, 压降太小均流效果不好, 一般可以取串连管总管压降的5%左右。

·散热方式

解决散热问题主要靠合理的灯体结构设计。解决方案是使用薄金属板做基板, LED可以按照使用的发光管的数目在铝板上打好孔径和发光管外径相同的孔, 两个孔间距离为0.7mm, 再将发光管紧配合镶嵌到金属扳上, 发光管引脚在金属板后面相连。灯的外壳也用金属材料制作, 装好发光管的金属板和金属外壳紧密装配, 这样, 灯具工作时产生的热量可以通过金属板传导到金属外壳上, 金属外壳暴露在空气中, 热量可以通过辐射和对流散去。为了既减小灯的体积又保证较大散热面积, 灯体外壳可以采用带肋条的散热片结构。

·L E D照明控制模块

我们将400个LED分10组, 每组40个。每组采用一个AP-2B320作为电流源, 用单片机控制可控硅的输出来调节LED的发光亮度。可在可控硅两端并联阻容吸收回路, 用来吸收AP-2B320与可控硅产生的谐波干扰。连接方式如图2。

软件设计

本程序采用模块化设计思想。以主程序为核心设置功能模块子程序, 简化了设计结构。运行过程中通过主程序调用各功能模块子程序, 因为灯具控制实时要求不高, 循环控制即可满足要求。

该系统的工作软件主要完成以下功能:信号输入模块实现相应传感器信号输入单片机数据通道, 在控制系统软件中, 分别将红外线探测器的信号与声音传感器的信号经过整流放大数字化后处理成开关的布尔型数据, 然后相或。经过整流放大的环境补光光强度探测系统产生的信号分两路, 一路为布尔值, 并与前两路信号处理后产生的输出进行与运算, 由此产生决定灯具开关的开关信号, 另外一路将环境数据A/D转换, 然后作为系统调节亮度的控制信号编码输出到系统的输出模块, 达到控制LED发光亮度的目的。达到智能照明的目的。

由于实际使用环境的复杂性及存在着各种各样的干扰因素, 尤其是大量手机带来的电磁干扰。因此系统的可靠性需使用抗干扰技术来维持。这里用到的抗干扰技术是看门狗技术 (WDT) 。看门狗的运行能使程序在跑飞状态下产生复位信号, 有效防止程序跑飞。

结语

这套系统自在大庆石油学院现代教育中心中控室试运行以来, 节能超过50%, 节能效果非常明显。我们还试制了LED路灯, 安装到6米的路灯上, 发出的是柔和的白光, 视觉效果超过了高压钠灯, 自安装以来, 没有发现光衰现象, 非常稳定。

摘要：介绍了一种LED智能节能照明控制系统设计, 给出了系统的软硬件设计和控制流程。

关键词：智能,LED,节能,照明

参考文献

[1].　Morad　R　Atif, 　Anca　D　Galasiu.’Energy Performance　of　Daylight-linked　in　Large Atrium　Spaces:　Report　on　Two　Field-monitored　Case　Studies[J]　.‘ELSEVIER　Energy and　Buil-dings, 　2003, 35:441-461

[2].　陈汉汛、倪尔东、刘利, ’汽车LED光源信息传递及驱动, ‘武汉理工大学学报, 2005, 27 (1) , 143-146

[3].　Sermin　Onaygil, 　Onder　Guler.　’Deter-mination　of　the　Energy　Saving　System　with　an Example　from　Istanbul[J].‘　PERAGMON Building　and　Environment, 2003, 38, 973-977

LED照明系统 第9篇

关键词：平板LED,电梯照明系统,设计,实现

电梯是城市化进程中一个标志和趋势, 而随着电梯数量的不断增加, 其在运行当中的能耗量也日益增加, 这与当前我国提倡节能减排的政策相悖。因此, 为了控制能耗, 节省资源, 共建低碳环保的生态社会, 加强对电梯的节能的研究, 探寻出具体的节能措, 已变得迫在眉睫。其中, 在电梯的轿厢、机房和井道中采用平板LED节能灯是实现电梯节能减排的有效措施。基于电梯照明系统的节能与安全目的, 我们设计了安装有平板LED的电梯照明系统, 对其整体架构进行了说明, 并研究了LED电梯照明系统的实现方法和散热原理。

1 平板LED电梯照明系统的整体架构

基于平板LED照明系统的各项优势以及在电梯照明系统上积累的多年经验, 我们设计了最新的平板LED电梯照明系统。该平板LED照明系统使用的是新型LED光源, 且具有体积小、能耗低、显色性好等优点。它采用侧发光的发光方式, LED的灯珠所发出的光从导光板的侧面进入, 经过导光板内多次反射、折射和磨砂乳白板的均匀发散, 使LED光线显得更加柔和均匀。

除了以上所说的几项优势之外, 平板LED照明系统还有几个最大的优点, 就是防尘防水、环保节能、寿命很长、不需维护、启动快速这五项。平板LED电梯照明系统由导光板组件、LED发光体、铝型材散热框和控制中心这几部分组成。而平板LED电梯照明系统的电路图则是由市电电压AC220V经过恒压源的转换, 变为DC24V电压, 从而对电梯轿厢内的照明控制器进行供电。当控制器接收到DC24V电压后, 功率随之开始转换成能够驱动LED面板灯和LED筒灯的电流参数, 以达到能够控制LED面板灯和LED筒灯正常照明的目的。当停电这种突发情况发生时, 电梯轿厢内的LED照明控制器将自动切换到备用电源的供电模式, 此时系统会关闭LED面板灯, 并将LED筒灯的驱动电流降至300m A, 同时电梯的12V备用电源启动供电, 以备应急照明之用。在电梯特殊情况发生的时候, 因为只有小功率的LED筒灯在工作, 耗电量非常之小, 因此会延长应急照明的时间, 为乘客的安全逃生创造宝贵的条件和时间。

2 平板LED电梯照明系统的散热设计

LED灯的寿命长短是LED电梯照明系统的安全问题之一, 也是关乎电梯安全问题的重点和难点。当前, LED用于发光的效率仅能达到10%-20%, 而剩下的能量则全部转化为了热量。但是, LED想要产生光亮, 只能通过电子在能带间的跃迁来实现, 自身的光谱中是不包含红外部分的, 因此其所产生的热量并不能靠辐射散出。同时, LED芯片的体积过小, 结构紧凑, 空隙几乎没有, 这都加剧了散热的困难。当热量散发不及时时, 高温就会导致芯片的温度上升, 进而影响LED电梯照明系统的工作性能, 加速LED芯片老化, 缩短其使用寿命。当温度持续升高, 超过一定值时, LED电梯照明系统整体的工作失效率就会呈倍数地上升, 温度每上升20℃, LED正常使用的可靠性就下降10%。由此可见, 切实解决LED的散热问题是保持LED电梯照明系统安全性的重点。

基于以上论述, 为了有效解决平板LED电梯照明系统的散热问题, 我们将LED铝灯条背部与铝灯条的边框直接接触, 这样在使用的时候, LED所产生的热量能够通过金属边框和背侧的铝板及时散发出去。同时, 控制好LED灯珠的安放间距也能有效散热。一般情况下, LED只要保证足够的亮度用来照明即可, 这样就为灯珠扩大间距提供了条件, 优化设计的同时也避免了平板LED电梯照明系统由于温度太高而缩短使用寿命。

3 平板LED电梯照明系统的实现

在具体实现方法上, 考虑到系统安全, 防止有人恶意入侵LED电梯照明系统, 首先是要求管理该系统的用户登录。在管理员进入该系统的控制界面之前, 是需要对其身份进行验证的, 只有当用户输入的验证信息与数据库内既有信息完全匹配时才能进入控制系统。进入控制界面之后, 就能看到类似于大型建筑管理后台的操作, 在这里设置了多个平板LED电梯照明系统的开关按钮, 管理员可以实现若干电梯的操控, 系统包括开、关两种工作状态。当需要人为控制时, 点击开关按钮, 显示灯亮, 代表平板LED电梯照明系统已经启动, 然后管理员可以选择具体的照明设备进行控制。

平板LED照明产品与电梯内传统的照明产品相比, 具有很大的优势。在节能方面, 平板LED灯相比于白炽灯能够节省70%的耗电量。除了节能之外, LED照明产品中不含有害金属和红外线、紫外线, 在使用过程中也没有有害辐射, 不会产生光污染的废弃物。同时, 对其采用扩大间距、铝板散热相结合的方法, 也能进行有效散热。在实现方法上, 平板LED电梯照明系统通过用户登录的智能控制方法进行操作, 既便捷又安全, 是现代社会理想的照明系统使用类型。并且, LED照明产品可以回收利用, 是典型的绿色环保照明产品。

参考文献

[1]俞力.智能照明系统的设计与实现[J].中华民居 (下旬刊) , 2014 (08) .

[2]孔晓松, 魏海坤, 方世雄, 张侃健.智能照明系统中通信协议的设计与实现[J].工业控制计算机, 2015 (03) .

[3]郭振涛.LED产品在建筑照明工程中的应用及效益[J].电力需求侧管理, 2008 (05) .

一种野战卫勤LED照明系统的研制 第10篇

照明设备作为部队卫勤作业不可或缺的装备,伴随科技的发展应逐步提高自身的战场适应性,达到易于携带、展开迅速、低可探测性等战时技术要求,以满足现代野战卫勤作业的需要。目前,部队卫勤装备照明系统没有统一制式,使用的供电设备有柴汽油发电车、民用交流电、手摇发电机、太阳能电池板等,与照明系统不能有效整合且配套设施复杂不便运输;使用的发光器件种类繁多如白炽灯、荧光灯、汽油灯等均为热光源,电-光转换效率低,能源消耗较大且热辐射高,不易于红外线防伪。因此,我们研制了一种新型野战卫勤照明系统,采用低电压固态LED冷光源照明体制,为卫勤作业提供高照度、低功耗、低红外辐射的光源。该系统采用供电端口集成化设计,能够兼容我军现有的供电装置,扩大了系统的适用范围。该系统设计有蓄电池组,可在无外部供电的情况下为系统长时间稳定供电,亦可作为手术无影灯、便携式除颤仪等野战卫生装备的应急电源。

1 设计思路

1.1 LED连接方式

对于LED发光管来说,应该优先考虑选用串联连接,连接方式如图1所示。若发光管并联连接,各并联发光管管电压会略有差异,发光管之间的电流也不尽相同,管电压略低的管电流高,其温度就会比其他相并联的上升快,而温度升高的越快,管电压降低的就越快,这样就导致其电流进一步加大,引起更大的温升,使其管电压进一步降低,如此循环效应使电流逐渐向管电压小的发光管偏移,最终导致其损坏。串联使用的主要缺点是若一只LED发光管损坏将导致断路。但实际使用证明,在驱动电流正常的情况下,即使发光管自身发生故障一般也会保持通路状态,其他发光管不受影响[1]。如果使用的管数较多时,全部串联不易实现,可采用串并联混接,但各串并联管之间必须要有均流保护措施。最简单的均流保护措施是在每一串并联管中串联一个电阻牵制电流的偏移。电阻一般可按串联LED灯总压降的5%左右选取,电阻上的压降太大,会使系统总功耗增加;若压降太小,则均流效果不好。

1.2 LED驱动电路设计

LED驱动选用直流升压型驱动电路,其基本原理是用开关器件配合电抗性器件储能升压限流的方式工作,升压驱动器的变换效率较高,且只能用在负载管压降始终高于电源电压的情况下。如果负载管压降低于电源电压,可造成驱动器失控,电流直接经过发光管,使发光管烧毁[2]。这种方案制作的驱动器的一个显著的优点是自身出现故障时不会损坏发光管。输入直流低电压时发光管尽量串联排列,不并联或者少并联。

1.3 交流开关稳压电源

从交流开关稳压电源电路工作原理可知,如市电整流滤波获得的倍输入交流电压(典型值约为311 V)的直流高电压送到高速电子开关的电源输入端,高速电子开关的2个输出端由2个反向的输入矩形波驱动,从约311 V直流电源取得能量后,分别经过一级短时间常数的LC滤波电路连接到高频开关变压器的初级。该LC滤波电路的作用是使进入高频开关变压器初级的矩形波脉冲拐角趋于圆滑,以降低其高频谐波。高频开关变压器的初、次级还起到对市电隔离的作用。高频开关变压器的次级获得交变拐角圆滑的矩形波电压,经过多级长时间常数的LC滤波电路,还原出50 Hz正弦波的调制信号送到负载并对负载供电[3]。

2 系统硬件设计

硬件电路以微处理控制电路为中心,控制整个系统的运行。外围电路包括交流开关稳压电路、蓄电池充放电控制电路、LED恒流驱动电路、显控电路等。使用交流开关稳压电源作为AC-DC变换是实现宽输入电压范围的有效方法,同时也是实现系统高效率、低功耗的技术关键。蓄电池可以解决2个方面的问题:一是解决夜间、阴雨天系统连续供电问题;二是解决外接供电源电能存储问题[4]。本系统使用7 Ah、24 V蓄电池,保证系统照明12 h不间断。系统设计有12、24 V直流供电接入端口,以便于野战卫生装备如手术无影灯、便携式除颤仪等的应急使用。LED恒流驱动电路输入电压直流9～40 V,恒流范围10～60 mA(由外部选择),工作环境温度范围为-30～85℃,单路LED串联个数n的范围按如下条件设计,即n≤0.9 VinDC/VF,其中VinDC为输入整流后的电压,VF为每个LED正向工作电压[5]。显控电路包括2个部分:(1)微处理器对系统的控制和管理电路,主要用于控制系统自检、充放电、交直流变压转换等;(2)显示屏与声光报警系统工作电路,主要显示系统的工作参数、工作状态等。功能框图如图2所示。

3 系统软件设计

装置开机后首先进行系统初始化,然后自检,检查一体化接口是否正常工作。自检完毕进入供电电源选择阶段,选择完毕后进入正常工作阶段[6]。控制流程如图3所示。

自检通过后若没有接入供电电源,系统自动选择蓄电池工作模式。若接入220 V/110 V交流电,系统则提示选择交直流转换变压参数(由所选蓄电池决定),转换完成后,蓄电池充电,同时LED驱动电路工作。如果接入手摇发电机、太阳能电池板等直流发电源,则蓄电池直接充电。LED驱动电路的输入电压范围较广,因此对输入电源选择的范围较大,可以调节驱动电路恒定电流大小,以安装不同的LED发光源。该设计的显控与报警模块用于系统的操作控制与信息反馈,通过控制界面,可实时监测系统的运行情况。在接口工作异常或蓄电池馈电时发出声光电报警提示。为防止误操作,系统设计有智能关机装置,关机时需要进一步确认。

4 应用与检验

在我部组织的多次卫勤演习中,该照明系统进行了设备应用检验,在实际应用中验证系统是否达到设计目标,我们主要从电源兼容性、能耗优化效果、系统续航力等几个方面进行验证。实验表明,该系统采用集成化、智能化设计,结构紧凑,便于携带,可兼容现役相关卫勤供电装置;采用低电压固态LED冷光源照明体制,有效降低了系统功耗,具有高光照度、低红外辐射的特点;采用大容量蓄电池组,续航时间长,保证了系统在无外部供电情况下的正常照明作业,同时可作为医疗装备的应急电源。系统软硬件整体工作状态良好,工作稳定,效果较好,达到了设计要求。

5 结语

现代战争条件下,战争节奏愈加快速,过程短促,并且是全天候高强度连续作战。卫生装备发展的趋势必然是装备的模块化与通用集成化,使卫生装备便于携带、使用,提高战场的工作效率,以适应时代发展的要求。该照明系统采用了新型的照明体制,设计了智能化控制系统及多电源集成化供电方案,有效提高了野战卫勤作业的照明条件及工作效率,对部队卫勤保障有积极意义。

摘要：目的:介绍卫勤作业中现有照明系统的具体缺陷,阐述一种基于LED照明系统的设计和实现方法。方法:采用新型的低电压固态LED冷光源照明体制,智能化控制系统及多端口归一化设计。结果:经卫勤人员实战演练证明,该系统达到了设计要求,运行稳定,效果良好。结论:新型照明系统多端口高度集成、适用性广、节能高效、光源照度高、红外辐射低、持续供电时间长,提高了野战卫勤的照明条件,对部队卫勤保障有积极意义。

关键词：野战卫勤,LED,照明系统,多端口

参考文献

[1]朱平.白色LED驱动电源设计及应用[D].南京:南京信息工程大学,2008.

[2]葛鹏.浅谈应急照明系统设计[J].铁道勘测与设计,2010,11(3):72-74.

[3]许金星,徐昌华.开关式交流稳压电源的设计[J].现代电子技术,2010,32(10):204-206.

[4]胡克用,李静.基于太阳能LED照明系统的研究[J].杭州师范大学学报,2011,10(1):82-85.

[5]于军,王洋.智能LED照明系统设计流程探讨[J].建筑电气,2011,30(6):36-39.

LED照明产品标准更新 第11篇

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LED照明系统 第12篇

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