恒照度LED控制电路的研究

摘要

具有自适应环境光技术的LED灯具是LED照明技术未来的发展方向。随着经济的发展，能源需求和消耗不断加大，传统照明方式已然不能满足发展的要求，大面积使用LED灯，带来的光污染问题也是逐渐暴露。而优质的、智能的LED驱动电源，应该具有自适应环境光变化的功能，以期进一步提高电能的利用率，避免电能浪费、光污染等现象。
　　本研究设计了一种恒照度智能控制的LED驱动电源，该驱动电源具有自动根据环境光的照度变化而调整驱动电源的输出功率，使照明区域光照度恒定。在外界环境光较强时驱动电源能降低驱动输出功率，使照明区域光照度不变。这样充分利用了太阳光和其他环境光，减少了电能的浪费和避免了光线过强对人眼的伤害。该驱动电源特别适合用于在商业照明灯、公共区域照明灯、办公室照明灯等灯具驱动电源。
　　本研究从驱动电源设计、光照度检测电路、控制电路及软件设计等方面对一种恒照度LED控制电路进行了较为完整的理论分析，并且制作了试验样机对设计理论进行了试验验证。本课题完成的主要工作如下：
　　（1）在基础知识方面，本文先介绍了 LED光源的结构及特性、基本概念、常用驱动方式、照明调光方式及恒照度的实现方法，并介绍了开关电源的常用拓扑、工作模式和控制方式等。
　　（2）硬件设计方面，设计了一种可调光无频闪的恒流准谐振反激式开关电源电路。以准谐振反激式电路为主要结构，次级采用双环路反馈回路，第一路检测输出电流，比较放大后反馈到初级，使变换器工作于恒流状态。第二路检测输出电压，在空载情况下限制输出电压。采用调节电流反馈信号大小的方式，调节输出电流大小，实现输出电流可调功能。构建了光感知电路及MCU控制电路。
　　（3）软件设计方面，通过对恒照度原理的分析，编写了对应的系统控制程序，实现了光照度检测、手动调光检测、输出功率调控等功能。经反复比较，最终确定采用二分法控制策略进行快速逼近控制，使系统调光稳定迅速。
　　（4）制作样机，通过理论分析后，绘制了原理图和PCB设计，制作了实验样机。通过实验测试了样机的各项性能指标，表现优秀，如效率高、恒流精度高、输出功率稳定、适应光照度调整迅速等，验证了本研究的设计思路和设计方法，达到了设计要求。

目录

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2 本课题来源和主要研究内容

1.3 本章小结

第二章 LED及开关电源基础知识

2.1 LED基础知识

2.2 开关电源技术

2.3 本章小结

第三章 驱动电源电路方案的确定和设计

3.1 LED驱动电源电路方案的确定

3.2 准谐振反激式开关电源电路设计

3.3 可调光恒流输出控制电路设计

3.4 系统测试结果

3.5 本章小结

第四章 恒照度LED控制电路

4.1光照感知电路的设计

4.2 MCU控制电路

4.3软件设计

4.4 本章小结

第五章 实验结果

5.1 电气性能试验结果

5.2 恒照度控制试验结果

5.3 本章小结

总结与展望

一、课题总结

二、课题展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及申请专利

声明

致谢