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基于红外遥控的大功率LED照明系统设计
发布时间:2017-03-13 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]- 目前，照明是我国smd电感器能源消耗的重要方面，每年的照明用电约为3000 亿千瓦时，约占发电总量的12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高；同时，随着能源危机和环保问题的日益严大功率电感贴片电感器峻，我国照明产业也必须走绿色节能的发展道路。LED 是一种将电能转变为光能的半导体发光器件，属电感生产厂家于固态光源；其作为一种新型的绿色照明方式，应用前景举世瞩目塑封电感，尤其高亮度的白光LED 的开发成功，使得LED 在照明领域得以推广应用，也必然引起照明领域一场新的革命。
与现行白炽灯、荧光灯等照明设备相比，白光LED 具有发热低、耗电量少（白炽灯的1/8,荧光灯的1/2）、寿命长（数万小时以上，为荧光灯的10 倍）、体积小、无污染、反应速度快、安全可靠等优点，是被业界看好在未来可替代传统照明器具的一大潜力产品。
同时，考虑到目前部分照明产品缺少亮度调节、红外遥控等功能，无法满足现电感生产代照明的实际需求。因此，本文设计了一种以AT89S51 单片机为核心的可红外遥控大功率白光LED 照明系统，其采用PT4115 大功率LED 恒流驱动方案与红外遥控技术，通过对一款基于TC9012红外遥控器的按键编码识别与解码处理，可红外遥控实现对LED 光源的多级PWM 调光功能。本设计在实现高效节能的同时，也为实际照明应用提供了极大的便捷。
1、系统结构与功能本照明系统以AT89S51 单片机为主控芯片，选用3 只3W 大功率白光LED 为光源，采用PT4115 芯片实现LED 恒流驱动系统，红外遥控系统则由TC9012 遥控发射器与HS0038红外接收器构成。系统结构框图如图1 所示。
本系统以一款采用TC9012 芯片的家用遥控器作为红外发射单元，其使用普遍，价格低廉，且发射编码多，可控制实现对LED 光源亮度的多级调节；红外接收器由HS0038 构成，它是集成有红外接收头、放大、解调和整形电路的一体化部件，可输出让单片机识别的TTL信号；红外遥控信息处理则由单片机AT89S51 实现，其主要完成对遥控器发出的红外编码进行识别与解码，然后根据解码结果产生遥控器键值所对应的PWM 调光信号，从而控制PT4115 恒流驱动系统实现LED 多级调光功能。
2、系统原理
2.1 PWM 调光原理从 LED 伏安特性及数学模型可知，LED 在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED 电流的较大波动，并且环境温度、LED 老化等因素也将影响LED 的电气特性，若LED电流失控，LED 长期工作在大电流下将严重影响其可靠性和使用寿命。而LED 的光输出直接与LED 电流有关，所以LED 驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下宜采用恒流驱动方式。
在实际应用中，LED 调节亮度一般采用两种方法，即模拟调光或PWM 调光。模拟调光与PWM 调光对比如图2 所示。模拟调光是通过改变流过LED 电流的大小来调整光效的，除了亮度会改变以外，也会影响LED 的光效质量，即电流变化必然导致LED 的色度偏差。
PWM 基本原理是保持LED 正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，可以实现从0 到100%范围的亮度调节。PWM 调光的优势是LED 正向导通的电流一直是恒定的，LED 的色度就不会像模拟调光一样会变化；在精确控制LED 的亮度的同时，也保证LED 发光的色度。
为了避免人眼能够看到LED 的导通和关断，而感觉到灯光闪烁，PWM 调光的频率要高于100Hz,由于人眼的视觉残留效应，眼睛就会对导通和关断时间内的亮度进行平均，仅仅看到由PWM占空比决定的有效亮度。对于PWM调光频率设置在软件设计时应予以注意。
2.2 红外遥控原理红外线遥控是目前使用最广的一种遥控手段。红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，在现代电子产品（家用电器、玩具、通信设备） 中普遍采用红外遥控。
若能将红外遥控器的按键编码进行识别与解码，并用作单片机系统的输入处理信号，则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I/O 口过多的弊病；而且使用遥控器，可实现人对设备的长距离操作控制，使用更加便捷高效。
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