led调光设计与研究-学位论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第I页共I页目次1绪论11.1题目的来源及研究意义11.2国内外调光系统的发展概况11.3LED的发展与前景42系统设计方案72.1系统方案设计72.2单片机技术72.3LED调光113硬件电路的设计143.1单片机部分143.2驱动模块的设计153.3电源电路的设计223.4键盘电路的设计224软件设计244.1控制调光软件的设计255PWM信号的仿真27结论28致谢29参考文献30本科毕业设计说明书（论文）1绪论1.1题目的来源及研究意义照明灯调光是将装饰在建筑空间不同层次的照明灯进行亮度调节，从而产生出美化室内的光感空间环境，创造出满足视觉审美要求的环境气氛。照明工程师社区]t#y9F`DXr/c随着LED应用市场的持续快速发展，应用范围的持续扩大也导致了对产品要求的不断提高，在LED终端产品中关于LED亮度的调节这项功能也就显得十分的必要,也是目前如LED灯具和显示屏等必须注重的环节。如今，LED照明已确然成为一项主流技术。该项技术正日臻成熟，标志之一就是大量LED照明标准和规范的陆续出台。严格的效率要求已存在相当一段时间了，今后仍将不断提高。但近段时间，LED照明设计师的工作却更为棘手了，因为要同时满足以下两项要求：既要用针对白炽灯的调光器来实现调光控制功能，又要实现高功率因数性能，对于LED亮度的调节，目前主要分为模拟调光和PWM调光。而调光是照明系统非常常见的功能。对于白炽灯来说，它可以以低成本轻易实现。LED灯的调光却存在一定难度，但对于建筑师和住宅用户来说，在转换到LED照明时可不愿失去调光控制应有的优势。本课题就将对LED调光的相关情况进行介绍。1.2国内外调光系统的发展概况1.2.1国外调光系统的发展现状最早的一个记录调光器是威伍兹的“安全调光器”，发表于1890年调光器在此之前，有可能引起火灾。早期调光器是通过直接控制操作手册的大型调光板，但是这意味着所有权力来通过照明控制的位置，这可能是不便和潜在危险，特别是与系统有大量的渠道，高功率灯或两者（如舞台舞厅或其他类似的场地)。早期的调光台极像一座钢琴，这座钢琴（调光台）分成两排琴键以现今集控（Submaster）的方式进行演出，并以琴键的黑键作为灯光的色彩变换。在接下来的日子里由琴键改变为推杆型可变电阻已成为今天的形式。但通讯协议还是一直沿用0-10V直流讯号（见上文通讯协议发展经过），而操作介面更是异常简单。这情况一直到了60年代斯全德公司把记忆单元（当时为磁环线圈阵列）首次放到调光台上开始，整个调光台的操作模式与介面产生了巨大的变化。而在70年代初、第一台有着现代化功能的数字式运算记忆调光台MMS正式问世。今天所使用的三项标准-即集控（Submaster）、场（Cue）和效果（Effect）均为配合舞台演出的需要而产生且这些功能都必须依附在记忆功能上存在。当可控硅调光器投入使用，模拟远程控制系统（通常是0-10V时照明控制系统）是可行的。该线的控制系统小得多（低电流和更低的危险）较沉重的电力电缆以往的照明系统。每个暗有其自身的控制线这意味着大量的电线离开照明控制的位置和运行的各个黯淡。现代系统采用数字控制协议，如DMX512，ETCnet，或ETCnet2，控制了大量的调光器（和其他舞台设备）通过一个电缆。在20世纪60年代以前，舞台上的调光设备从盐水缸至大型功率可变电阻都是以改变交流电源的下弦波峰来对灯泡负载进行调光。这种形式的缺点在于大量的热能损失和设备体积非常巨大，但优点是不存在干扰噪音。20世纪60年代电子工业的迅速发展、单向可控硅（SCR）与双向可控硅（TRAIC）的先后发明使调光器在体积上变小、工作温度上减少和可能利用低压记号对调光器进行控制。这就是调光硅，但这种以触发相切割波形的方式带来了电力系统中的断续电流问题。在标准的三相供电系统中，这些谐波能令在中心线导体的电流增加至正常的1.4倍。谐波会产生可听噪音，会令电力输送系统的金属导体甚至变电变压器产生高热。在欧盟国家中提倡制定法律要求调光系统必须要以低水平的谐波泄漏为原则。在另一方面，市场上使用相切割波形调光硅的缺点愈见明显。愈来愈多的灯具已不是昨天的纯电阻性负载。这些日光灯管、电子调光镇流器、LED灯、电子或电磁式低压变压器及一切非传s光源都有一共通点，就是相切割波形调光硅已大大远离对这些类型光源进行调光的合理性。虽然后来的调光器发展方向以IGBT为功放元件的逆向相切割波形调光器为取向，因为它的出现而可以在技术上取消了笨重的滤波线圈。但原来相切割波形方式的问题还是存在，只是可以减轻重量罢了。1.2.2国内调光系统的发展现状随着中国市场经济的发展与精神文明建设的需要，国内许多省、市、企业都在兴建电视台、大型舞台、体育场馆。在所有这些