基于pwm调光的多功能led台灯设计.doc

基于PWM调光的多功能LED台灯设计LED(发光二极管)作为一种新型光源,具有高效节能、绿色环保、使用寿命长等其他光源无法比拟的优点,代表着未来照明技术的发展方向。本文设计了一种以AT89S51单片机为核心的家用多功能白光LED台灯系统,采用PT4115大功率LED恒流驱动方案,可实现对LED台灯的PWM多级调光控制;同时,系统兼有时间日历、温度检测、液晶显示、声光闹钟等多项功能。本文详细给出系统的硬件与软件设计过程。实验证明,该多功能LED台灯稳定高效,功能丰富,能够满足家庭实际应用的要求。 0引言 随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重,绿色节能已经成为全球普遍关注的话题,人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面,在电能消耗中,发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展,我国的照明用电将有大比例的提高,因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED作为一种固态冷光源,是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯(如高压钠灯和金卤灯)之后的第四代新光源。基于白光LED的固态照明,是一种典型的绿色照明方式,与传统光源相比,具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点,代表着照明技术的未来,并符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。可以预见不久的将来,LED必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。 目前,市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点;至于寿命结束的含***灯,一旦处理不当,将对环境造成严重危害;而且部分台灯产品功能单一,缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能,无法适应现代家庭生活的实际需求。为解决当前问题,本文设计了以AT89S51单片机为核心的多功能白光LED台灯系统,采用PT4115大功率LED恒流驱动方案,可实现对LED台灯的PWM调光控制;同时兼有时钟日历、声光闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时,为家庭使用提供了极大的便捷。 1系统硬件电路设计 该多功能LED台灯系统采用20只5mm高亮白光LED灯珠为光源,以AT89S51单片机为主控芯片,由LED恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1所示。该系统可具体实现LED台灯的10级PWM调光控制;液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息;闹钟功能采用声光报警方式,即一旦到达闹钟时间,LED台灯自动点亮,并发出蜂鸣声报警,以唤醒用户;用户可通过按键系统实现对时钟日历与闹钟参数的设置、LED亮度的调节以及闹钟报警的解除。 本设计主控系统采用ATMEL公司的高性能AT89S51芯片实现,其P0口外接10K的上拉电阻,~。~、地址选通输入端AS、数据选择端DS与读/写输入端R/W,~、数据/命令选择端RS、读/。。、、、~S6按键系统。,用于PWM调光控制。系统晶振电路由12MHZ晶振与两个30PF电容组成;复位电路则由S1按键、10K电阻与10uF电解电容构成。主控系统电路如图2所示。 本设计LED光源采用相互并联方式,共由20只5mm高亮度小功率LED灯珠组成;,,当LED端电压超过其正向导通电压后,较小的电压波动都会导致工作电流的的剧烈变化,从而影响LED的正常使用,固LED宜采用恒流驱动方式。因此,本设计LED采用高性能PT4115恒流芯片驱动,PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源芯片,能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出;其采用6~30V宽电压输入,,转换效率高达97%,输出电流精度达±5%.该芯片内部含有抖频特性,极大的改善EMI,同时具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能。该芯片适合用于绿色照明LED灯的驱动电路,具有应用电路非常简洁的优点。LED恒流驱动电路如图3所示。图3LED恒流驱动系统电路图通过PT4115芯片上的DIM端,可以方便的进行模拟或PWM调光。由于模拟调光是直接改变流过LED电流的大小来实现亮度调节,除了亮度会改变以外,也会影响白光的质量,即不同电流下发出的白光存在色偏。