一、概述
LED發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導體器件。它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，采用電場發(fā)光。白光LED的光譜幾乎全部集中于可見光波段，其發(fā)光效率可達到150lm/W以上，具有功耗低、輻射低、光效高和壽命長等顯著特點。LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈對比顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命大約為2000小時；螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命大約為8000小時；T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時；而白光LED光效可達到150lm/W以上，壽命更可達到20000～50000小時以上。隨著LED制造技術(shù)的不斷提升，大功率、高光效、低成本的LED產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，LED照明得以高速發(fā)展。
LED為3V左右的低電壓直流驅(qū)動器件，不能夠直接接入220VAC的交流市電來驅(qū)動。為達到足夠的照明亮度，通常采用LED燈珠串聯(lián)再并聯(lián)的連接方式進行電路設(shè)計，如某型號LED日光燈管為24串12并；但由于LED燈珠的特性不同，加之受溫度影響較大，LED的驅(qū)動必須采用一定精度的恒流電源驅(qū)動。
本課題研究著重完成LED燈的AC/DC電源變換器及恒流驅(qū)動設(shè)計，同時利用單片機實現(xiàn)對LED燈開關(guān)及調(diào)光的紅外遙控控制功能。
二、基于NCP1200P60的開關(guān)電源設(shè)計
本課題實踐過程中LED燈珠選用的是超高亮F5食人魚燈珠。該燈珠正向工作電壓為3.0～3.2V，工作電流18～20mA；發(fā)光強度為3500～4500mcd，發(fā)光角為90度，折合光通量為6.4～8.3lm。光源設(shè)計時考慮12V電源較為常用，為此將LED光源設(shè)計為3串40并電路形式，即光源驅(qū)動電源要滿足12VDC/800mA的供電能力。
開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，是實現(xiàn)AC/DC電源的首選電源方案。NCP1200P60是美國安森美半導體公司研制開發(fā)的PWM電流型開關(guān)電源專用芯片；其外圍應(yīng)用電路簡單，工作可靠。[1]
安森美官方提供了開關(guān)電源用高頻變壓器輔助設(shè)計EXCEL表格程序，該程序名稱為“NCP1200DesignspreadsheetmadebyHectorNGONSemiconductorSingapore”。在該表格程序中我們只需設(shè)置好交流輸入最小電壓185V及最大電壓265V，直流輸出電壓12V及最大電流1A等參數(shù)；即可得到滿足我們需要的高頻變壓器參數(shù)，如磁芯類型EI-28Z、初級線圈的線徑AWG31（0.23mm）和匝數(shù)75、次數(shù)線圈的線徑AWG25（0.45mm）和匝數(shù)9等參數(shù)。
三、基于DW8501的LED恒流驅(qū)動調(diào)光電路實現(xiàn)
DW8501是韓國運動科技出產(chǎn)的LED線性恒流驅(qū)動IC。DW8501工作電壓為5～40V，可通過外部配置電阻實現(xiàn)最大1.5A電流調(diào)節(jié)能力，方便作為高電壓驅(qū)動LED的恒流源應(yīng)用。DW8051內(nèi)部帶有降熱功能電路設(shè)計，可保證可靠工作。同時DW8501的EN引腳具備0%～100%調(diào)節(jié)LED燈光亮度的PWM功能接口[2]。DW8501的PWM接口方便與單片機連接，實現(xiàn)調(diào)光功能。
PIC12F615是一款8位8引腳CMOS閃存單片機。其內(nèi)部集成精確振蕩器，其精度高達1%，并可通過軟件設(shè)置4MHz或8MHz工作頻率；其具有2.0V～5.5V的寬電壓工作、上電復位、欠壓復位、具有上電延時定時器和獨立的看門狗定時器，可有效的保證單片機可靠運行；并且?guī)в?0位最高20KHz的PWM輸出端口[3]。
PIC12F615的PWM硬件功能，節(jié)約了單片機軟件資源，可以利用單片機實現(xiàn)紅外軟解碼，最終完成的調(diào)光控制電路如圖。
四、調(diào)光控制程序開發(fā)
考慮實用性和操作方便，我們將調(diào)光能力設(shè)計為10級，并且以家用電視的遙控器作為調(diào)光燈的控制器。
其中，主要功能PWM控制部分的程序如下：
TRISIO2=0x0；//使能GP2輸出
GP2=0x1；//開機默認打開
nPWMPercent=100；
P1ASEL=0x0；//選擇GP2為PWM
//besuretosetPWMportasoutput
//prescaler+turnonTMR2；
T2CON=0x05；
PR2=0x18；//PWMFrequency10KHz
//setdutyMSB
CCPR1L=（nPWMPercent>>0x2）；
//dutylowestbits+PWMmode
CCP1CON=0x0C；
五、結(jié)束語
本課題設(shè)計完成的LED調(diào)光燈至本文結(jié)稿時止已驗證使用半年，未出現(xiàn)LED燈珠損壞情況；電源效率在80%以上；分級調(diào)光功能可滿足夜間看電視、讀書繪畫等不同照明需求。達到了預期設(shè)計目標，具有更加智能、更加節(jié)能的特點，有較高的實用推廣價值。
LED發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)半導體器件。它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，采用電場發(fā)光。白光LED的光譜幾乎全部集中于可見光波段，其發(fā)光效率可達到150lm/W以上，具有功耗低、輻射低、光效高和壽命長等顯著特點。LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈對比顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命大約為2000小時；螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命大約為8000小時；T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為10000小時；而白光LED光效可達到150lm/W以上，壽命更可達到20000～50000小時以上。隨著LED制造技術(shù)的不斷提升，大功率、高光效、低成本的LED產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，LED照明得以高速發(fā)展。
LED為3V左右的低電壓直流驅(qū)動器件，不能夠直接接入220VAC的交流市電來驅(qū)動。為達到足夠的照明亮度，通常采用LED燈珠串聯(lián)再并聯(lián)的連接方式進行電路設(shè)計，如某型號LED日光燈管為24串12并；但由于LED燈珠的特性不同，加之受溫度影響較大，LED的驅(qū)動必須采用一定精度的恒流電源驅(qū)動。
本課題研究著重完成LED燈的AC/DC電源變換器及恒流驅(qū)動設(shè)計，同時利用單片機實現(xiàn)對LED燈開關(guān)及調(diào)光的紅外遙控控制功能。
二、基于NCP1200P60的開關(guān)電源設(shè)計
本課題實踐過程中LED燈珠選用的是超高亮F5食人魚燈珠。該燈珠正向工作電壓為3.0～3.2V，工作電流18～20mA；發(fā)光強度為3500～4500mcd，發(fā)光角為90度，折合光通量為6.4～8.3lm。光源設(shè)計時考慮12V電源較為常用，為此將LED光源設(shè)計為3串40并電路形式，即光源驅(qū)動電源要滿足12VDC/800mA的供電能力。
開關(guān)電源具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，是實現(xiàn)AC/DC電源的首選電源方案。NCP1200P60是美國安森美半導體公司研制開發(fā)的PWM電流型開關(guān)電源專用芯片；其外圍應(yīng)用電路簡單，工作可靠。[1]
安森美官方提供了開關(guān)電源用高頻變壓器輔助設(shè)計EXCEL表格程序，該程序名稱為“NCP1200DesignspreadsheetmadebyHectorNGONSemiconductorSingapore”。在該表格程序中我們只需設(shè)置好交流輸入最小電壓185V及最大電壓265V，直流輸出電壓12V及最大電流1A等參數(shù)；即可得到滿足我們需要的高頻變壓器參數(shù)，如磁芯類型EI-28Z、初級線圈的線徑AWG31（0.23mm）和匝數(shù)75、次數(shù)線圈的線徑AWG25（0.45mm）和匝數(shù)9等參數(shù)。
三、基于DW8501的LED恒流驅(qū)動調(diào)光電路實現(xiàn)
DW8501是韓國運動科技出產(chǎn)的LED線性恒流驅(qū)動IC。DW8501工作電壓為5～40V，可通過外部配置電阻實現(xiàn)最大1.5A電流調(diào)節(jié)能力，方便作為高電壓驅(qū)動LED的恒流源應(yīng)用。DW8051內(nèi)部帶有降熱功能電路設(shè)計，可保證可靠工作。同時DW8501的EN引腳具備0%～100%調(diào)節(jié)LED燈光亮度的PWM功能接口[2]。DW8501的PWM接口方便與單片機連接，實現(xiàn)調(diào)光功能。
PIC12F615是一款8位8引腳CMOS閃存單片機。其內(nèi)部集成精確振蕩器，其精度高達1%，并可通過軟件設(shè)置4MHz或8MHz工作頻率；其具有2.0V～5.5V的寬電壓工作、上電復位、欠壓復位、具有上電延時定時器和獨立的看門狗定時器，可有效的保證單片機可靠運行；并且?guī)в?0位最高20KHz的PWM輸出端口[3]。
PIC12F615的PWM硬件功能，節(jié)約了單片機軟件資源，可以利用單片機實現(xiàn)紅外軟解碼，最終完成的調(diào)光控制電路如圖。
四、調(diào)光控制程序開發(fā)
考慮實用性和操作方便，我們將調(diào)光能力設(shè)計為10級，并且以家用電視的遙控器作為調(diào)光燈的控制器。
其中，主要功能PWM控制部分的程序如下：
TRISIO2=0x0；//使能GP2輸出
GP2=0x1；//開機默認打開
nPWMPercent=100；
P1ASEL=0x0；//選擇GP2為PWM
//besuretosetPWMportasoutput
//prescaler+turnonTMR2；
T2CON=0x05；
PR2=0x18；//PWMFrequency10KHz
//setdutyMSB
CCPR1L=（nPWMPercent>>0x2）；
//dutylowestbits+PWMmode
CCP1CON=0x0C；
五、結(jié)束語
本課題設(shè)計完成的LED調(diào)光燈至本文結(jié)稿時止已驗證使用半年，未出現(xiàn)LED燈珠損壞情況；電源效率在80%以上；分級調(diào)光功能可滿足夜間看電視、讀書繪畫等不同照明需求。達到了預期設(shè)計目標，具有更加智能、更加節(jié)能的特點，有較高的實用推廣價值。
