一種新型的LED燈調光裝置

2012-04-29 00:00:00張晶玨

中國科技教育 2012年5期

研究背景

有時晚上寫作業會感到燈光太暗，但是再打開一盞臺燈又會感到光線刺眼，沒有辦法讓光線達到我想要的亮度。目前，我國正大力推進環保及節能減排項目，更為節能的LED照明已經得到越來越廣泛的應用。LED是一種新型的照明設備，其發光效率可達80%～90%，比普通節能燈還要節能1/4；加之其壽命長（可達10萬小時），因而LED燈具已成為最有市場應用前景的新型照明設備。具備可調光功能的LED燈具是一個重要發展趨勢，但目前具備良好調光功能的燈具仍不很多，借助專用調光芯片的產品成本較高。生活中的許多場合都需要靈活調節LED燈的亮度，以滿足我們對不同光照的要求。LED燈能否調光，又是如何調光的，這些調光方法又能否改進，帶著這些問題我開始了本項目的研究。

項目研究思路

設計目標

本文設計一種LED燈調光裝置，希望達到：

不改變原有照明系統開關、

線路、燈具就可以實現LED燈

調光；

LED燈具的起亮點為0，即

調光范圍從0-100%，且沒有

高頻閃爍；

成本要大大低于現有的調光裝置。

提出的調光方法

本文提出的LED調光方法能夠實現如圖1所示的功能。

本方法（或裝置）有2種調光模式：模式1是平滑調光模式。用戶上電后，LED亮度將從0到100%平滑增大。模式2是恒定亮度照明模式。用戶上電后，LED以0-100%間的某個亮度恒定照明。

上述2種模式間互相切換的方法為：

模式1→模式2

在亮度從0-100%增大的過程中，關掉電源，當燈熄滅之后立即開啟開關，則LED將以掉電時LED的亮度恒定發光。

模式2→模式1

在模式2（恒定亮度照明）下的任意時刻斷電并在2秒鐘內上電，則照明模式將會回到模式1。

實現過程

硬件組成

本調光裝置的硬件系統組成如圖2所示?，F成的整流模塊將220V交流電轉變成為LED燈珠提供驅動能力的350mA/3W恒流源，調光控制電路負責完成上述2種照明模式及其切換，并直接驅動LED燈。

具體說明如下：

整流模塊。本系統的整流模塊采用3個1W大功率LED恒流驅動電源，其輸入電壓范圍為90～264V，恒流輸出為350±10mA，可以驅動1－3個1W的大功率LED燈珠串聯使用。

LED燈。LED燈有多種功率等級，本系統采用的是3×1W（3個1W燈珠串聯）。

自己制作的調光控制電路?？刂齐娐防秒娙莸某浞烹妬砜刂芃OS管的開啟程度，進而控制流經燈珠的電流大小，從而達到控制亮度的目的。充放電控制電路包括慢充電路、快充電路和放電電路，目的是靈活控制電容C上的電壓。掉電檢測用來檢測掉電后2秒內上電時出現的電壓波谷。硬件電路主要由單片機（MCU）、充放電控制電路、電容C、MOS管、掉電檢測組成，其功能框圖如圖3所示。

軟件組成

上述調光功能的實現需要利用單片機的程序進行控制，本系統的軟件利用C語言編程實現。

結論

本項目設計制作了一種新穎的LED燈調光裝置，該裝置具有如下特點：

起亮點低，可以從0亮度開始緩慢變亮。

亮度變化平滑，無任何閃爍現象。

操作簡便：僅需操作普通照明開關上、掉電一次就可實現模式切換。

成本低：本方法無須采用任何集成的LED專用芯片，僅用低成本MCU及若干MOS管分立元件即可實現調光功能。

本調光裝置無須更改現有的照明開關（即無須使用旋鈕開關）、線路及LED燈具。只需在現有LED燈具與直流電源之間插入本調光裝置即可。

鑒于上述優點，采用本文方法調光的LED燈可以廣泛用于工業、家庭、學校、醫院、車站等對光線要求靈活的場合，具有良好的市場應用前景。

創新點

解決了高頻閃爍問題。本人開發的裝置利用電容的充放電原理實現LED亮度控制，可以實現亮度的平滑變化，無任何閃爍現象。