LED照明調光設計與實(shí)現
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1 LED 調光原理
目前實(shí)現LED 照明有三種主流技術(shù)路線(xiàn)， (1)基于三基色原理，利用紅、綠、藍三基色LED 合成白光，(2) 利用紫外LED 激發(fā)三基色熒光粉，由熒光粉發(fā)出的合成白光，(3) 采用藍光LED 激發(fā)黃光熒光粉實(shí)現二元混色白光。相比之下，采用三基色LED 混合白光，不僅可實(shí)現理想的白光光譜，而且光源顏色可調，使其不但可適應對白光的顏色要求比較高的照明場(chǎng)合，并且可通過(guò)一定的自動(dòng)控制驅動(dòng)電路可適應于各種顏色及亮度不斷變化且要求精度較高的場(chǎng)合。其實(shí)現原理如圖1:
圖1 三基色實(shí)現合成彩色光原理圖
通過(guò)控制電路對三基色發(fā)光LED 的亮度進(jìn)行調節，其通過(guò)透鏡后的合成光的顏色和亮度均將可調。
2 調光裝置總體方案
如圖2 中，87LPC762 單片機傳送數據到三路D /A 轉換器，將數字量轉換為模擬量，經(jīng)功率放大電路分別控制紅、綠、藍三色LED 發(fā)光的強度，從而控制LED 發(fā)光的顏色以及亮度， 對于多個(gè)LED采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，由單片機控制兩個(gè)輸出端子以CLK 為基準輸出串行信號，經(jīng)串并轉換器件控制處于開(kāi)關(guān)工作的三極管分別對三基色LED 進(jìn)行點(diǎn)亮，完成對圖形圖案的控制。最后，此系統即可完成調光所需的各項功能。串行通訊接口采用RS232標準總線(xiàn)與計算機連接，可將計算機中需要顯示的圖案或文字傳送到本系統并顯示出來(lái)。
圖2 調光裝置總體方案框圖
3 光顏色調整的實(shí)現
圖3 中AD558 是D /A 轉換芯片，能將數字量轉換為模擬量。單片機通過(guò)P0 口與AD558 的DB0 -DB7 連接，進(jìn)行并行數據傳輸，以此控制AD558 輸出電壓的高低，輸出電壓通過(guò)功率放大控制LED 單色發(fā)光的強度。由于A(yíng)D558 是8 位的D /A 轉換芯片，因此通過(guò)三路D /A 分別控制三基色時(shí)，其可將三基色中的紅、綠、藍分別分為28 = 256 份輸出，若將三基色任意組合即可最大形成2563 = 16777216 顏色和亮度的組合分辨率，通過(guò)軟件數據的設定可根據實(shí)際需要設置最大限度內任意所需要的分辨率值。
圖3 光顏色調整模擬量輸出原理圖
4 多點(diǎn)LED 分別點(diǎn)亮掃描的實(shí)現
由單片機P1 口三個(gè)管腳分別輸出信號，74LS164 將串行信號變?yōu)椴⑿行盘?，其輸出端Q0-Q7 分別與紅綠藍三基色LED 公共端連接，在時(shí)鐘CLK1 的控制下可依次輸出高電平。此電路為串行數據控制并行口，因此可任意擴展。
圖4 多點(diǎn)LED 分別點(diǎn)亮掃描實(shí)現原理圖
5 調光裝置與計算機系統的通信
如圖5 所示，調光裝置和計算機系統之間采用RS - 232 串行通信標準，其規定了發(fā)送端驅動(dòng)器與接收端接收器的電平關(guān)系、負載要求、信號速率與連接要求等，MAX232 主要用來(lái)完成TTL 電平和RS- 232 之間電平的轉換。
圖5 調光裝置與計算機系統的通信接口圖
6 結論
設計并制作了一套LED 調光裝置，采用單片機通過(guò)三路D A 轉換輸出分別控制LED 紅、綠、藍三基色輸出，實(shí)現對半導體照明色彩和亮度寬范圍、高精度的調節，同時(shí)通過(guò)串并轉換掃描方式使一套系統可對多個(gè)LED 分別控制，實(shí)現其在高精度控光和控色的基礎上可組成任意的靜、動(dòng)態(tài)圖案或畫(huà)面。
通過(guò)對實(shí)際制作實(shí)驗模型128 × 64LED 組成的矩陣進(jìn)行圖案和色彩、亮度進(jìn)行8 小時(shí)測試，表明LED中心光強穩定在280 lx ( lx: 勒克斯) ,隨著(zhù)LED 溫度的升高中心光強衰減低于3% ,達到了預期的控制要求水平。
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