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地下停车场LED调光灯电路设计 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途地下停车场LED调光灯电路设计摘 要随着我国城市化的发展，地下停车场的也逐渐发展起来,目前的地下车库，一方面主要以荧光灯和白炽灯作为光源,功耗大且寿命短、易损坏，这种缺陷不仅造成停车场成本增高，还造成大量的能源浪费。而另一方面，为了便于控制，采用24小时持续供电的方式,能源浪费严重。针对目前地下车库照明设施能耗较高、能源浪费严重等问题，根据LED光源的特点，结合自动控制技术，设计了一种地下停车场LED调光灯。系统以SST89E516RD为控制核心,采用恒流源驱动LED的方式，完成了系统软件和硬件的设计，实现了人（或车）来灯亮，人（或车)去灯暗的自动控制，从而达到绿色环保、节约能源的目的，同时灯光亮度能够平滑调节,使其适应人眼对光线的变化.关键词：LED，红外检测，恒流驱动Circuit Design of LED Dimmer Lamp for Underground ParkABSTRACTWith the development of urbanization in China， underground parking lot also gradually developed， the present underground garage， on the one hand, mainly by the fluorescent lamp and incandescent lamp as light source， power consumption and short service life， easy to damage, the defect causes increased parking costs， also caused a lot of energy waste. On the other hand， in order to facilitate control， adopt the way of 24 hours of continuous power supply, energy waste is serious. Aiming at the underground garage lighting problem such as high energy consumption， energy waste serious, according to the characteristics of the LED light source， combined with automatic control technology， design a kind of underground parking lot LED dimming light.文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集，请勿用作商业用途System SST89E516RD as control core, with the method of constant current source driving the LED, completed the system hardware and software design, realized the person (or car） to the light, the person （or car) to light dark automatic control, so as to achieve the purpose of the green environmental protection， energy saving, lamp brightness can smooth adjustment at the same time, make it adapt to the change of the human eye to light。KEYWORDS: LED, infrared detection， constant current driver目 录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 引言11。2 课题研究的目的和意义11.3 课题提出的背景意义21。3.1 课题的提出21.3。2 国内外智能停车场照明系统发展的状况21。4 课题的主要工作及论文结构安排42 LED相关技术概述52.1 LED驱动描述52。1.1 LED特性52。1。2 LED光源特点82。1。3 LED驱动电源的分类及特点82.2 调光技术描述112。2.1 模拟调光122.2.2 脉宽调制（PWM）调光122.3 模拟调光和PWM调光比较122.4 本章小结133 系统总体设计143.1 系统需求分析143.2 系统总体计143.3 系统主要组成及特点153。3。1 系统功能概述153.3.2 系统特点153。4 系统方案153。4.1 微控制器的选型153.4.2 红外传感器的选型173。4。3 LED驱动模块的选型183。5 本章小结224 系统硬件设计234。1 电源电路模块的设计234。2 微控制器模块设计234.3 红外检测设计244.4 LED驱动模块设计254.5 本章小结275 系统软件设计285.1 程序设计方案285.1。1 程序设计原则285.1。2 程序设计系统方案285。2 总体架构285。3 LED调光程序设计305.3。1 LED平滑调光实现方案305。3.2 LED的PWM驱动方式305。3。3 PWM信号的形成方案315。3。4 LED调光函数实现315。4 时基程序计335.5 红外传感器信号检测函数设计345。6 本章小计356 总结与展望366。1 课题总结366.2 课题展望36致谢37参考文献381 绪论1.1 引言能源危机和环境污染是我们经常谈论的两大话题,也是我们必须要解决的两个问题.技术的进步将有助于我们节约能源和保护环境。随着各项事业的发展，用于照明的电能消耗越来越大,节约照明用电的问题倍受关注。自1962年通用电气制成世界上第一支发光二极管（LED)，到1992年日亚化学发明蓝光芯片再到1997年白光LED诞生。历经几十年的研究人们终于看到了LED进入普通照明领域的希望.随后各科技强国针对LED的节能环保、长寿和易控性的特点相继制定发展计划我国也在2003年由科技部牵头，紧急启动“半导体照明计划”并将其列入“十一五”规划。除改进照明灯具外，开发照明控制器，根据人们在生产、生活、学习、工作中对照明的实际需要自动的开、闭照明灯,杜绝不必要的浪费，是降低照明能耗的重要途径。智能开关控制系统具有照度检测技术可以在不同环境亮度的情况下，应用先进的红外传感器.主动探测人体接近、移动等运动状态，并通过单片机的控制而开启或关闭LED灯具，从而达到节约电能、低碳环保的效果。1.2 课题研究的目的和意义随着全球资源枯竭,能源供应紧张,温室效应加剧，人类可持续发展面临能源危机，能源巨量消耗,造成环境污染严重。提高能源利用率，降低能耗总量，减少碳排放，保护地球环境、建立和谐绿色社会，造福子孙后代，已经成为这个时代的重要主题。目前的地下车库，一方面主要以荧光灯和白炽灯作为光源，功耗大且寿命短、易损坏。这种缺陷不仅造成停车场成本增高，还造成大量的能源浪费。而另一方面，为了便于控制，采用24小时持续供电的方式，部分车库还采取分区控制的方式,因而大大影响了采光质量。LED光源具有光效高、功耗低、寿命长、抗震性好等特点,针对地下车库照明系统,若采用其作为光源，则不仅节约大量能源，减少安装费用并大大延长车库内照明设备的使用寿命，更重要的是,可有效利用其易调光特性，对地下车库进行智能照明控制，具有良好的应用前景。不仅仅从传统光源到现在的LED灯的转换节约了电能，而且选取在有人(车）时对LED采取全亮度模式，在无人（车）时对LED采取亮度只有1020全亮度的低功耗模式,进一步避免了能源浪费。下图11展示了我们这个系统的预测节能效果.以一个有500盏灯的地下车库为例，采用普通日光灯（约40W)和传统控制方式，一年将耗电约156800度。若全部换为LED灯（约20W），则耗能将减少50左右。但如果在采用我们方案中提到的智能控制方式，电能消耗将减少75以上， 大大减少了车库电能消耗。另一方面，随着人民生活水平的提高,我国汽车的拥有量不断攀升,加剧了停车场紧缺情况，所以地下停车场的面积也愈来愈大，照明需求量也就增大。图11 能耗对比图 基于以上两个方面，本课题拟构建一种智能化地下停车场LED系统。在现有LED技术的基础上,我们可以满足地下停车场停车取车及无人时的智能照明模式切换。这样就解决了地下停车场大量的能源浪费、控制方式不合理等问题.1。3 课题提出的背景意义1.3。1 课题的提出LED 被认为是21世纪的照明光源。LED发光器件是冷光源、光效高、工作电压低，而且能耗低.同样亮度下，LED 能耗为白炽灯的10，荧光灯的50。LED 寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。用LED 替代白炽灯或荧光灯，环保无污染。使用安全可靠，便于维护。我国照明用电占总发电量的12%。目前，公共建筑的照明灯具控制大多采用手动开关,经常出现没有及时开关的现象，从而造成大量的能源浪费和使用上的不便.1.3.2 国内外智能停车场照明系统发展的状况（1）LED照明LED最早被用于电子仪器上或其它机械上的信号指示灯，智能显示等应用领域,随着时间的推移，LED技术也得到了突飞猛进的发展，作为一种新的光源形式，LED越来越广泛的应用于照明领域，特别是在建筑物外观轮廓的装饰，大型广场、公园道路和草坪的景观亮化以及广告招牌、灯箱等景观照明中。在全球能源短缺、环保要求不断提高的情况下,LED光源凭借其寿命长、功耗低、反应速度快、发光效率高、亮度稳定、安全和低压供电等显著优势,必将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后新的照明革命。地下停车场的照明与其它建筑室内照明相比,有它的特殊性，不管白天黑夜都需照明。目前地下停车场多采用耗能大的荧光灯和白炽灯作为光源，由于传统光源的局限性,不易控制，通常采用24小时全天供电，浪费了大量能源；而采用LED作为地下停车场的照明光源，则可以大大节约资源，如果对LED采取合理的控制方式，则可以进一步解决全天24小时供电带来的能源浪费问题。（2）智能照明控制传统的照明控制主要有手动控制和时间控制等，简单、有效、直观,但它过多依赖控制者，控制相对分散和无法有效管理，实时性和自动化程度太低。随着照明技术的不断发展,国内外学者研究开发了相对独立的、专门用于照明控制的智能照明系统,微观上采取遥控、现场感应、现场面板、场景等人性化控制方式，营造各种适宜的光环境；宏观上逐渐从集中控制向集散和分布式控制方式发展，有效地解决了以往传统控制存在的相对分散与不易管理等弊端。在LED应用中，LED照明的高效控制和功能多样化要求不断提高, LED照明智能化、网络化成为照明系统的发展趋势。由于LED照明智能化要求，控制的精准性和参数的多样化以及数据传输的双向性，目前被广泛采用的DALI标准和DMX512标准并不能满足LED控制的需求。一些厂商也根据市场需求开发了控制系统、但都是对以上两个标准的修改，扩展了部分功能，目前还没有统一的行业标准。（3）LED电源驱动现状目前LED均采用直流驱动，因此在市电与LED之间需要加一个电源转换适配器，即LED驱动电源,它的功能是把交流市电转换成合适LED的直流电,LED电源的发展历程可分为三个阶段.第一阶段:起步阶段此阶段LED驱动电源以恒压输出为主，普遍存在效率偏低（恒压模块小于85），系统效率在80左右,无防雷等保护设计。发热严重，可靠性不高,寿命低于LED灯体本身等缺陷，无法体现LED本身所具有的超高寿命和超高光效的特点，严重制约了LED照明应用的范围，也导致了各界对LED高效节能的质疑和讨论。第二阶段:发展阶段随着大家对LED驱动电源重要性的认识深入，推出了全球最高效率的75W100W150W200W系列LED驱动电源，满足了LED照明要求。此阶段LED驱动电源在设计采用灌胶散热、设有防雷和防水保护功能，LED驱动基本上是采用AC，DC恒压模块与DC,DC恒流模块分开方式，AC，DC恒压模块典型效率提高到90%92，整个ACDC恒压模块与DC，DC恒流模块LED驱动电源整体效率也提高到了8587%。因降低功耗使得温升降低（比同类产品温度低1518度），极大地降低了电源的工作温度（在25时,元器件的温度小于55），从而大幅度提高了大功率LED驱动电源的使用寿命和可靠性也促使社会各界对LED照明的认可，极大推动了LED照明的发展。第三阶段：成熟阶段2008年底,AC，DC恒压模块典型效率提高到9395%。AC，DC恒压模块与DC，DC恒流模块LED驱动分开方式。如果在电气上处理不当时，系统可能存在兼容问题。LED最终必须由恒流电源驱动，业内某专业LED电源供应商率先推出了（EWC-100Sx）、（ST）、（EWC150Qx）、（ST）、（EWC200Qx）和(xST）等单路和多路恒流型LED驱动电源，将系统整体效率提升到90%-92，从而极大提高了大功率LED驱动电源的使用寿命和可靠性,从此全球LED电源进入高效率高可靠阶段。1。4 课题的主要工作及论文结构安排地下停车场LED调光电路主要从系统的整体设计、方案选择和各模块的软硬件实现来说明。在系统的整体设计和方案选择中对系统选用的各种芯片进行了说明,主控芯片选用的是SST公司的89E516RD芯片，电源电路选用适合小型家电控制的的低成本的阻容降压模块，红外传感器选用的是BISS0001，LED的驱动芯片选用的是PT4207。论文结构安排如下：第1章为绪论，主要介绍课题的背景，分析了LED调光电路研究的意义和需求，停车场照明系统在国内外的发展现状，并依此总结了提出本课题的必要性和以后的工作安排.第2章为LED相关技术概述，主要对LED灯具有的照明优势进行了详细的描述和LED的两种调光方式做了介绍.第3章为系统总体方案的设计，它主要从系统的结构框架，系统的方案选择这两部分进行讲述，在系统的方案选择这部分分别介绍了主控制器的选择、红外传感器的选择、LED驱动器的选择。第4章为系统的硬件设计部分,分别对电源的设计、微控制器的设计、红外传感器的设计、LED驱动的设计进行阐述。第5章为系统的软件设计部分。主要有调光程序、时基程序、红外信号检测程序等.第6章为总结与展望。对全文做了总结，针对文中所设计系统的优缺点，提出了以后本领域的发展趋势和研究方向。2 LED相关技术概述2。1 LED驱动描述2.1。1 LED特性（1）LED发光原理LED（Light Emitting Diode)，即发光二极管，它是利用注入式电致发光原理实现发光的半导体。下面根据发光二极管两端电压的三种情况，对其内部工作过程进行介绍。当发光二极管两端不加电压时，N型半导体中的电子向P型半导体运动，P型半导体中的空穴向N型半导体运动，在PN结内，N型半导体中的自由电子填充了P型半导体中的空穴。在其交接的部分形成了耗尽区,电荷无法流动.无电压其内部结构图如图21所示.图2-1 无电压内部结构图当在电极两端加正向电压,N 型半导体中的自由电子由于受正负极的双重影响注入P区。同样P型半导体中的空穴注入N区。如果正向电压足够高，使耗尽区内的电子再次移动，光能是由载流子复合时产生的。电子和空穴之间的能量的大小决定了光子能量的高低，进而决定了LED发光的颜色。加正向电压时其内部结构图如图22所示。图2-2 加正向电压内部结构图当在电极两端加负向电压，N型半导体中的电子会被正极吸引，聚集在发光二级管的负极.P型半导体中的空穴则会被负极吸引，聚集在发光二级管的正极。因此,PN结将不会有电流通过，耗尽区也会扩大。 加负向电压其内部结构图如图2-3所示。图23 加负向电压内部结构图（2）LED的特征参数(a）发光强度：发光强度定义为单位立体角所发射出的光通量，单位为烛光（Candela/cd）。光源往不同方向放射的光通量的强度不同，在某一特定方向， 其放射出的光的辐射强度定义为光强度.(b）光通量（)：光源在单位时间内发射并被人的眼睛所接收的能量定义为光通量(）。国际标准把流明(Lm）作为光通量的单位。(c)照度（E）：被照射物体在单位面积上，单位时间内接收到的光通量定义为照度。用米烛光或英尺烛光(Ftc）表示照度.照度与发光与及被照物的距离、发光强度有关。（d）光效(流明/瓦、Lm/w）:光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率(瓦）的比值，称为该光源的光效。（e）色温：在某一温度下,光源所发出的颜色与“黑体”辐射的颜色相同，那么光源的色温就是此时“黑体”的温度. （f）光色：光色即光源的颜色，通常把光色成分的变化用色温表示。根据人们对不同色温的感觉，将色温分为三个区间。色表分区见表21. 表21 光源的色表分组色表组别色表相关色温/K1暖33002中间330053003冷5300暖色系适用于较低照度水平、居住场所或寒冷区。中间色系适用于工作室。冷色系适用于高照度水平、特殊作业或温暖区。(3）LED的发光特性1）LED的伏安特性LED的电流电压存在一定的关系，电流的大小直接影响LED的亮度。LED的伏安特性曲线可以划分为正向特性区、反向特性区和反向击穿区。如图2-4所示. 图24 伏安特性曲线图其工作特性区域及特点见表22.表22 工作区域特性工作特性区域特点OA段当电压值在0和VA之间，LED不发光,此段为正向死区。AB段此段LED电流随着电压的增加而增加,发光亮度亦随之增大。OC段LED加反向电压无法发光,此段为反向死区。CD段反向击穿区。2）LED伏安特性的负温度系数LED的伏安特性并不是固定的，它是随着温度而变化的,所以在相同的电压下,LED电流随温度变化。LED两端的正向电流、正向电压和PN结结温存在如下关系: (21）式中LED两端的正向电流为，其两端的正向电压为，是PN结结温,反向饱和电流是，是理论因子,是玻尔兹曼常数.因为LED的伏安特性具有负温度系数的特点，LED伏安特性的负温度系数图如图25所示.图25 伏安特性的温度系数图 由图25可知，流过LED的电流越大,LED的结温上升越快，而结温的上升又促使电流的进一步增大，导致LED电流与结温相互影响的恶性循环.当LED的电流过大或LED结温过高时,将严重影响LED的使用寿命,因此，过流保护、过温保护在LED控制电路中的设计是必不可少的。 3）LED的发光特性由LED的发光原理知,LED正向电流越大，单位时间流过PN结横截面的电荷越多，因此发光强度越强。控制LED的发光亮度本质上是控制其光通量，LED光特性曲线图如图2-6所示。图2-6 LED光特性曲线图2。1。2 LED光源特点相比于传统光源,LED光源具备以下特点：（a）功耗低、效率高:相对于荧光灯、卤素灯等传统光源,LED光效高，可达100120 lm/W，具有高效节能的效果。（b）绿色环保：光线中不含紫外线和红外线，无辐射废弃物不含汞并可回收利用；（c）寿命长:使用寿命一般在5万小时以上。(e）LED体积小,反应速度快,显色性好，可控性好。在高频使用下，易于进行亮度调节，能够创造照明的最佳效果。(f)直流驱动,易于控制,无频闪.（g）抗震性强，适应性强,不易碎，安全系数高。基于 LED 光源的特点，能够满足先进绿色节能智能照明控制体统的高效、环保、节能、易于控制等要求，因此将LED照明与智能控制相结合将成为照明产业发展的趋势，产生极大的社会效益和经济效益。2。1.3 LED驱动电源的分类及特点LED光源相对于传统光源节能效率高，但LED需要直流低压工作，因此LED光源不能同传统光源一样直接采用市电供电，必须采用专用的驱动电源，完成降压与整流，提供给LED正常工作的额定电压及电流1。不同LED驱动电源的转换效率和性能各不相同，转换效率低的LED驱动电源自身就消耗了大量电能，严重影响了LED高效节能的效果。因此LED驱动电源的设计将是系统设计的一个重点,直接影响了系统工作的稳定性、高效性、节能性及LED光源寿命.(1）LED驱动电源按照驱动方式可分为恒压驱动式和恒流驱动式，下面对这两种驱动电源的特点进行介绍。1）恒压驱动式及其特点（a） 恒压驱动式电源的输出电压是恒定不变的，但是输出电流会因为所连接的LED负载的不同而变化。（b）由于LED 的I-V 特性具有非线性，LED两端的正向电压微小的波动将导致LED正向电流大幅度变动。例如，当LED额定正向电压为3.6V时，LED 的正向电流为20mA,正向电压改变11%，正向电流就会出现30的大幅度变动。LED亮度会受正向电流的影响，进而影响LED亮度的稳定性。（c)由于LED 负温度效应的影响，电流波动可能导致结温和电流的互相影响，严重时将会烧毁LED。因此，对LED恒压驱动的电压稳定性有较高的要求.2）恒流驱动式及其特点（a) 恒流式驱动电源的输出电流是恒定不变的，但是输出电压会因为所连接的LED负载的不同而变化。（b）LED负载在恒流驱动式电源的电路中开路的现象是不允许发生的。（c)相对于恒压驱动，由于恒流驱动输出电流恒定，因此，LED安全性强、亮度稳定性高。（d）方便过流保护，损耗低、转换效率高。由于恒流驱动电路中无过多限流电阻，电路消耗低，能量转换效率高。综上所述,恒流式驱动相比于恒压式驱动具有发光亮度稳定性高、转换效率高、易于过压、过流、过温保护等特点。（2）LED驱动电源按照连接方式可分为串联配置、并联配置、混联配置三种，这三种驱动电源的电路图如图27、28、29所示。 图27 串联配置 图28 并联配置 图2-9 混联配置 LED连接方式决定了LED的驱动电压,从而影响了LED驱动电路的设计，为了提高LED驱动电路的可靠性、安全性及效率，现在LED照明大多采用先串后并的混联方式。不同连接方式的LED驱动比较见表23所示。表23 LED连接方式比较连接形式优点缺点串联配置电路简单，连接方便；各个LED电流相同，亮度一致；仅有两个LED接口；恒流驱动时可靠性高。驱动电路输出电压高，不利于设计制造；无容错设计，一个LED失败，所有LED均不亮；恒压驱动时可靠性低。并联配置低驱动电压;单个LED保护完善；独立的LED亮度控制;电路简单，连接方便;恒压驱动时可靠性高.多个LED接头；恒压驱动时可靠性低；需要考虑各个LED电流的匹配。混联配置可靠性好，驱动电路设计制造方便；总体效率较高；适用范围广。电路较为复杂；需要考虑各LED之间电流的匹配。（3）LED驱动电源按照转换方式可分为AD/DC驱动方式和DC/DC驱动方式，下面对这两种驱动电源及特点进行介绍。1）AC/DC驱动器的拓扑结构采用AC/DC驱动电源的LED照明应用中，电源转换主要包括二极管、开关（MOSFET)及电感、电容、电阻等分立元件。电路中通常包括变压器的隔离型AC/DC电源转换，包含反激、正激及LLC半桥谐振等拓扑结构,如图210、2-11、212。其中反激拓扑结构是功率小于30W的中低功率应用的标准选择， 反激式电源的损耗主要包括三方面：（a）一次侧MOS管的损耗，包括导通损耗和开关损耗。（b)二次侧整流二极管的损耗。（c）高频变压器的损耗，主要包括铁损、铜损及漏感造成的损耗.为提高电源的效率,主要需从这三个方面采取措施，减小损耗.而LLC半桥谐振结构则最适合于提供更高能效和功率密度的LED照明应用。 图210 反激拓扑结构 图2-11 正激拓扑结构 图212 LLC半桥谐振结构2）DC/DC驱动器的拓扑结构 采用DC/DC电源的LED照明应用中,可以采用的LED驱动方式有电阻型、线性稳压器及开关型电源等, 基本电路图如图213、214、2-15所示.电阻型驱动方式中, 调整与LED串联的电流检测电阻即可控制LED的正向电流, 这种驱动方式易于设计、成本低, 且没有电磁兼容（EMC）的问题, 其劣势是依赖于电压、需要筛选LED, 且能效较低。线性稳压器同样易于设计且提供外部电流设定点， 不足之处在于功率耗散问题及输入电压要始终高于正向电压， 且效率不高。开关型电源通过PWM控制模块不断控制开关MOSFET的开和关, 进而控制电流。开关型电源具有更高的能效,且能控制亮度, 不足之处是成本相对较高， 电路复杂度大,需要对电路工作中电磁干扰（EMI）进行有效的处理。 图213 电阻型 图214 线性稳压器 图2-15 开关型电源DC/DC开关型电源常见的拓扑结构包括降压、升压、降压-升压等类型. （a）当VINVo时采用降压,输出电容器为可选件，如图116。 （b）当VINVo时采用升压，输出电容器为必需件，如图1-17。 （c)当VIN和Vo重叠时采用降压升压，如图1-18。 图216 降压拓扑结构 图218 升压拓扑结构 图2-18 降压升压拓扑结构与传统光源相比，LED光源具备体积小，便于组合，效率高，环保节能等优点,可广泛应用于大型商场等众多公共场所。LED光源的易控制性是其特性的一大特色,很多大型公司针对LED易于控制这一特性，研发了LED驱动器。2.2 调光技术描述由于LED灯的光通量、亮度等与通过它的电流平均值正相关，通过改变LED灯的驱动电流实现调光目的。LED调光方式有模拟调光、PWM调光等两种方式。2.2。1 模拟调光由于LED亮度在一定范围内与电流成正比关系，LED的模拟调光是对LED电流的每个周期进行调整。更简单地说，它是不断调整LED的电流大小.模拟调光可以通过调整电流检测电阻RSNS,或用模拟电压驱动IC的某个调光功能引脚来完成.然而模拟调光的缺点在于发出的光的色温会随着LED电流的某个函数发生变化，光谱偏移,色度坐标下降.在LED的颜色至关重要，或特定LED的色温在LED电流变化时发生很大改变的情况下，通过模拟调光的方式将被禁止.2.2。2 脉宽调制（PWM）调光PWM调节方式是指在1个周期内使用特定占空比的脉冲驱动波形来驱动LED的方式。LED的平均驱动电流取决于脉冲波形的占空比和LED额定驱动电流，在固定LED额定驱动电流的情况下，通过改变占空比，就可以改变LED的平均驱动电流，从而改变LED的输出光强度.使用脉宽调制调光，首先不会产生任何色谱偏移，因为LED始终工作在满幅度电流和0之间;其次有极高的调光精确度，因为脉冲波形完全可以控制到很高的精度,所以很容易实现万分之一的精度。另外，可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM信号。并且即使在很大范围内调光，LED也不会发生闪烁现象,因为不会改变恒流源的工作条件(升压比或降压比)，更不可能发生过热等问题。2。3 模拟调光和PWM调光比较模拟调光最大的优势是它避免了由于调光时所产生的噪声。在采用模拟调光技术时，LED的正向导通压降会随着LED电流的减小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。但是区别于PWM调光技术，在模拟调光时白光LED驱动器始终处于工作模式,并且驱动器的电能转换效率随着输出电流减小而急速下降.所以，采用模拟调光技术往往会增大整个系统的能耗.模拟调光技术还有个缺点在于发光质量。由于它直接改变白光LED的电流,使得白光LED的白光质量也发生了变化.PWM调光方式是一种利用简单的数字脉冲反复开关白光LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流,从而调节白光LED的亮度。PWM调光的优点在于能够提供高质量的白光，以及应用简单，效率高。但是，PWM调光有其劣势。主要反映在 ：PWM调光很容易使得白光LED的驱动电路产生人耳听得见的噪声（audiblenoise，或者microphonicnoise）.通常白光LED驱动器都属于开关电源器件（buck、boost、changepump等），其开关频率都在1MHz左右，因此在驱动器的典型应用中是不会产生人耳听得见的噪声.但是当驱动器进行PWM调光的时候，如果PWM信号的频率正好落200Hz到20kHz之间,白光LED驱动器周围的电感和输出电容就会产生人耳听得见的噪声。所以设计时要避免使用20KHz以下低频段。2.4 本章小结 本章节主要介绍了LED的特性。包括LED的光源特点,驱动电源分类，调光技术的描述及模拟调光和PWM调光的对比分析。3 系统总体设计3。1 系统需求分析 针对目前地下车库照明设施能耗较高、能源浪费严重等问题,根据LED光源的特点，结合自动控制技术，设计了一种地下停车场LED调光灯。为了达到节约能源的效果,采用人（或车)来灯亮,人（或车）去灯暗的方案，系统需要对停车场的人或车的信息进行检测，因此,系统采用红外传感器检测人或车的信息。为了避免LED恒压驱动方式的缺点，因此,LED采用恒流源驱动方式，采用降压恒流芯片PT4207来驱动LED。系统通过红外传感器将人或车的信息传给微控制器，微控制器根据反馈信息,则通过输出不同占空比PWM控制信号,调节LED亮度.主要容包括以下几个方面:人员（或车辆）检测方法、LED驱动设计、LED灯具设计.3。2 系统总体计LED灯具不仅需要满足可靠性，还要根据红外传感器检测信息对LED灯具进行调光控制,如果检测到有车辆或人员移动，LED灯具将自动点亮为全亮模式，没有车辆和人员的情况下，为了满足停车场基本照度，则LED灯具亮度自动调节为全亮模式10%的节能模式，实现智能照明。因此需要设计一款集恒流驱动、LED调光控制为一体的自动控制灯具。图3-1 LED灯具电路结构图在本方案中，灯具作为一个自动控制设备，它不仅是发光源,同时是光源的控制器，因此可以把灯具电路分为LED控制电路和发光驱动电路两部分.LED灯具电路的结构图如图3-1所示，LED控制电路以SST89E516RD微控制器为核心，包括人体红外传感器模块、电源模块以及对LED发光亮度控制的PWM电路。驱动电路包括开关电源电路和恒流驱动电路。通过红外传感器检测车辆及人的移动,通过PWM调光以及恒流源驱动电路调节LED的亮度，从而实现对LED 灯的自动控制。3。3 系统主要组成及特点3。3。1 系统功能概述系统具有以下功能：（a）绿色节能:在没有人和没有车辆移动的情况下,停车场的所有灯具的亮度均保持为其最高亮度的10，以维持监控设备的正常的亮度需求，以此来最大程度的降低对能源的消耗,实现节能环保。(b）智能跟随照明：在地下车库内，通过灯具上的红外传感器，检测是否有车辆或人移.如果检测到有车辆或人的移动，灯光就会跟随目标移动，将相应的LED灯自动点亮，当人车离开时，灯延时后亮度下降到一定亮度，进入节能模式。无需人工控制，灯具自动感应、自动调整，实现了人来灯亮，人去转暗的智能化控制。（c）平滑调光：为保证人眼对光线变化的适应，地下停车场的LED灯的调光是平滑的，实现了停车场的人性化控制。3.3.2 系统特点停车场人或移动的车的检测方法，相关的传感器软、硬件的设计，LED驱动电路的设计，要求LED灯具有两种功耗状态.第一种是LED全亮状态,功耗达到灯具的标准功耗，以T8LED热光灯为例,达到18W；第二种状态亮度达到全亮10%，功耗到2W，两种状态能进行平滑过度。系统采用红外检测器检测人或车的信息来实现LED的自动控制。当检测到有人车时，红外检测器会给微控制器发送一个信号使LED进入全亮状态.当没有检测到人车信息时，LED只达到全亮时的10。做到无需人工控制，自动控制LED灯的亮暗.实现按需求提供照明亮度。做到人来灯亮，人走灯灭的节约电能效果。3。4 系统方案系统方案设计的重点主要有微控制器的选择、LED驱动芯片的选择、传感器的选择。下面就以上几个部分分别做以介绍.3.4。1 微控制器的选型SST 89E516RD是一款80C51微控制器，包含72kB 片内程序存储器和1024字节的数据RAM,另外还可以寻址片外64KB的程序空间和64KB的RAM空间.我们选择它作为微控制器。功能框图如图33所示。图33 SST 89E516RD 功能框图管脚信息图，管脚图如图3-4所示.图3-4 89E516RD管脚信息 其特性如下3：（a）80C51 核心处理单元。（b）操作频率为033MHz。（c）内含两块高性能SuperFlash存储器（EEPROM），为64KB的主程序块+8KB的次存储块。（d）内部RAM共有1K（256Byte+768Byte）。（e）支持最大64KB的外部程序和数据存储空间。（f)4 个8 位I/O口，和1个4位口，共36个I/O口，P1的5、6、7等三个引脚可驱动大电流(每个I/O口的电流为16mA）.（h）3 个16 位定时器/计数器(T0T1T2）.（g）可编程看门狗定时器（WDT)。（i）10 个中断源,4 个中断优先级。 （k）掉电检测、省电模式、Idle模式。3.4.2 红外传感器的选型红外传感器选用深圳市兆芯微科技有限公司的红外处理芯片BISS00014,根据用户需求，设计电路就可以应用于自动控制、工业监控等领域。其性能特点如下：（a)