基于紅外遙控的大功率LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　與現(xiàn)行白熾燈、熒光燈等照明設(shè)備相比，白光LED 具有發(fā)熱低、耗電量少（白熾燈的1/8,熒光燈的1/2）、壽命長(zhǎng)（數(shù)萬小時(shí)以上，為熒光燈的10 倍）、體積小、無污染、反應(yīng)速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是被業(yè)界看好在未來可替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力產(chǎn)品。

　　同時(shí)，考慮到目前部分照明產(chǎn)品缺少亮度調(diào)節(jié)、紅外遙控等功能，無法滿足現(xiàn)代照明的實(shí)際需求。因此，本文設(shè)計(jì)了一種以AT89S51 單片機(jī)為核心的可紅外遙控大功率白光LED 照明系統(tǒng)，其采用PT4115 大功率LED 恒流驅(qū)動(dòng)方案與紅外遙控技術(shù)，通過對(duì)一款基于TC9012紅外遙控器的按鍵編碼識(shí)別與解碼處理，可紅外遙控實(shí)現(xiàn)對(duì)LED 光源的多級(jí)PWM 調(diào)光功能。本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的同時(shí)，也為實(shí)際照明應(yīng)用提供了極大的便捷。

　　1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能本照明系統(tǒng)以AT89S51 單片機(jī)為主控芯片，選用3 只3W 大功率白光LED 為光源，采用PT4115 芯片實(shí)現(xiàn)LED 恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，紅外遙控系統(tǒng)則由TC9012 遙控發(fā)射器與HS0038紅外接收器構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

　　本系統(tǒng)以一款采用TC9012 芯片的家用遙控器作為紅外發(fā)射單元，其使用普遍，價(jià)格低廉，且發(fā)射編碼多，可控制實(shí)現(xiàn)對(duì)LED 光源亮度的多級(jí)調(diào)節(jié)；紅外接收器由HS0038 構(gòu)成，它是集成有紅外接收頭、放大、解調(diào)和整形電路的一體化部件，可輸出讓單片機(jī)識(shí)別的TTL信號(hào)；紅外遙控信息處理則由單片機(jī)AT89S51 實(shí)現(xiàn)，其主要完成對(duì)遙控器發(fā)出的紅外編碼進(jìn)行識(shí)別與解碼，然后根據(jù)解碼結(jié)果產(chǎn)生遙控器鍵值所對(duì)應(yīng)的PWM 調(diào)光信號(hào)，從而控制PT4115 恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)LED 多級(jí)調(diào)光功能。

　　2、系統(tǒng)原理

　　2.1 PWM 調(diào)光原理從 LED 伏安特性及數(shù)學(xué)模型可知，LED 在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動(dòng)將引起LED 電流的較大波動(dòng)，并且環(huán)境溫度、LED 老化等因素也將影響LED 的電氣特性，若LED電流失控，LED 長(zhǎng)期工作在大電流下將嚴(yán)重影響其可靠性和使用壽命。而LED 的光輸出直接與LED 電流有關(guān)，所以LED 驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因素發(fā)生變動(dòng)的情況下宜采用恒流驅(qū)動(dòng)方式。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，LED 調(diào)節(jié)亮度一般采用兩種方法，即模擬調(diào)光或PWM 調(diào)光。模擬調(diào)光與PWM 調(diào)光對(duì)比如圖2 所示。模擬調(diào)光是通過改變流過LED 電流的大小來調(diào)整光效的，除了亮度會(huì)改變以外，也會(huì)影響LED 的光效質(zhì)量，即電流變化必然導(dǎo)致LED 的色度偏差。

　　PWM 基本原理是保持LED 正向?qū)娏骱愣?，而通過控制電流導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比例，可以實(shí)現(xiàn)從0 到100%范圍的亮度調(diào)節(jié)。PWM 調(diào)光的優(yōu)勢(shì)是LED 正向?qū)ǖ碾娏饕恢笔呛愣ǖ?，LED 的色度就不會(huì)像模擬調(diào)光一樣會(huì)變化；在精確控制LED 的亮度的同時(shí)，也保證LED 發(fā)光的色度。

　　為了避免人眼能夠看到LED 的導(dǎo)通和關(guān)斷，而感覺到燈光閃爍，PWM 調(diào)光的頻率要高于100Hz,由于人眼的視覺殘留效應(yīng)，眼睛就會(huì)對(duì)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間內(nèi)的亮度進(jìn)行平均，僅僅看到由PWM占空比決定的有效亮度。對(duì)于PWM調(diào)光頻率設(shè)置在軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以注意。