室内遥控LED照明系统的设计与实现

摘要

近年来，半导体照明技术日趋成熟，正逐步改变人们的生活。LED（light emitting diode）是一种可发光的半导体器件，以其寿命长、易于控制、环保无污染等优点得到了广泛的应用，正逐步取代传统的照明灯具。同时，与LED照明系统有关的高效LED驱动器和智能调光控制技术也成为了研究的热点。
　　本文从LED的发展现状出发，针对人们对于家居照明的实际需求，设计了一款适用于室内的遥控可调光LED照明系统。该系统中LED驱动电源采用40W的双路恒流输出，每路恒流源输出的电流大小能通过遥控器灵活调节。为得到高的功率因数并降低设计成本，LED驱动采用两级式的驱动结构，第一级是AC/DC的恒压变换，基于L6562A芯片采用单级APFC的反激式变换结构，输出的恒定电压作为第二级的输入；第二级是DC/DC的降压恒流变换，采用带有PWM调光接口的芯片LM3404HV设计，实现电流的恒定输出。遥控调光控制部分，分为手持无线发射模块和接收子节点，分析比较了目前主流的无线控制技术后，本控制系统基于ATmega16单片机和 RF无线发射/接收模块来设计。自定义通信小协议对无线信号进行软件编码和解码，通过调节接收模块输出的PWM波的占空比来控制LED恒流源输出的电流大小，从而实现对LED灯亮度的调节。且接收模块带有地址码学习、亮度记忆和关灯延时的功能。
　　本文通过对LED基本特性的简要分析，设计了高可靠性的反激式恒压电源，给出了详细的电路设计过程；分析了BUCK电路的工作原理，详细介绍了可PWM调光的恒流源的设计，并采用仿真软件SABER仿真分析了该BUCK电路。从硬件和软件两方面阐述了该照明系统中遥控调光控制部分的设计，给出了手持遥控器和接收子节点的电路图，并详细介绍了调光控制部分的程序设计思想和流程图，并采用PROTUES软件仿真了该调光控制部分的程序。
　　最后完成了整个遥控照明系统的设计，测试和分析了整个系统的性能参数。测试结果表明LED驱动电源和调光控制系统均满足设计要求，整个系统运行稳定。还发现了采用PWM调光方式对LED灯调光时存在的问题，并给出了相应的解决办法。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究意义

1.3课题研究的主要内容

第二章 可调光LED驱动电源相关知识介绍

2.1 LED的电压和电流特性

2.2 LED驱动电源拓扑选择

2.3功率因数校正技术

2.4 LED驱动器的调光方式

2.5 本章小结

第三章 AC-DC恒压电源的设计

3.1 基于Boost电路的APFC变换器

3.2 临界导通模式反激式APFC变换器原理

3.3临界模式APFC恒压电源的设计

3.4 本章小结

第四章 可PWM调光型降压恒流电路的设计

4.1 BUCK型LED驱动电路分析

4.2 恒流电路主控芯片的介绍

4.3恒定导通时间控制电路的原理和优势

4.4基于LM3404HV恒流电路的设计

4.5 基于LM3404HV的BUCK电路仿真

4.6 本章小结

第五章 无线遥控调光控制系统的设计

5.1 微控制器的介绍

5.2 无线发射和接收模块的选择

5.3 系统程序的设计

5.4 本章小结

第六章 系统测试结果和分析

6.1 40W单级APFC的LED恒压源测试

6.2 可PWM调光恒流源的测试

6.3遥控调光控制系统的测试

6.4遥控LED照明系统的总体测试

第七章 结论和展望

7.1 本文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献

附 录：

作者在读期间发表的学术论文