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LED路灯驱动及智能调光系统设计

2013-09-21 00:05
络遇
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  4 智能调光装置

  设计的系统若能根据环境光照的强弱来改变自身亮度,则会相应的节能,符合当前低碳生活的要求。环境光线最差时,设计系统调光信的PWM 占空比接近100% ( 为不致使温度上升过高,留一定裕量) 时使LED 最亮满足照度要求; 当环境光照变化时会根据外部光照的强弱自动改变调光信号的PWM 的占空比,使LED 相应的暗一些,但照度满足要求; 另外,在深夜人比较少时可适当降低亮度。

  实现这一要求要有一个好的光强度传感器。光敏电阻线性度差,频率响应低,光敏三极管灵敏度高,但温度特性和线性度差系统设计选用TLS2561作为光电强度传感器。TLS2561 接近人眼对亮度的反应,能直接将光强度信号转化成数字信号输出,有可编程中断功能和标准的I2C 接口,能方便地与单片机相连。单片机选用微芯公司的PIC16C62.这种单片机性能稳定,带有PWM 输出,能方便地实现I2C 总线通信。光强度传感器TLS2561 将光信号转换成数字信号传送至单片机,经单片机处理产生调光的PWM信号,调光PWM 信号送至HV9931 的PWMD 端,以实现PWM 调光。调光部分如图3 所示。

LED路灯驱动及智能调光系统设计

图3 调光系统框图

  系统还设计还考虑到的温度的影响。LED 在相同电流下, 随着PN 结温度的升高光通量将降低,同时还会影响LED 使用寿命。所以系统中还加入的温度传感器, 温度信号同样送至PIC16C62 处理,也会影响到其输出的PWM 调光信号的占空比。这个不是本设计的主要问题,不详细叙述。

  5 实验结果

  系统设计功率为72W,采用72 个1W 的高亮度LED 灯每24 个串联后再并联而成。输出最大光强时设计PWM 调光信号占空比为90% ,此时测得LED中总电流平均值为932mA; LED 驱动电路工作时开关管工作频率为100kHz,驱动电路效率为75% ,输入电流THD 小于20% ,功率因数大于0. 9,光电转换效率约95lm /W; 调光用PWM 信号频率为120Hz,比不用智能调光电路时约节能9%.图4 给出了调光PWM 占空比为50% 时LED 中的电流波形。

LED路灯驱动及智能调光系统设计

图4 调光PWM 占空比为50% 时LED 中的电流波形

  6 结论

  本文设计的LED 路灯驱动电路采用市电供电且不用电源变压器,驱动电路体积大为减少。驱动电路实现恒流驱动的同时带有PFC 功能,符合当前绿色环保的要求,而且驱动电路转换效率高,电路较新颖; 智能调光电路采用PWM 调光方式,LED 发出较纯的白光,不产生色偏。智能调光电路节能效果较为显着。设计的实际电路有较好的前景与市场,不足之处在于成本略高,但随LED 制造工艺的不断改进和驱动调光电路研究的不断深入相信这个问题会得到很好的解决。

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