基于单片机控制的LED智能照明系统设计

本方案以热释电红外探测器、光亮度及声控传感器做为照明区域的感知器件，进行信号采集，将采集信号通过转换电路转换后传到STC12C56 28AD单片机，经单片机处理后的控制信号控制驱动电路。

AC LED智能照明系统为人们日常生活照明提供了方便，避免了由于频繁开关导致的电路故障，AC LED照明不像DC LED灯具那样加一个交直流交换器，这样既降低了成本，又提高了系统效能，达到了节能的目的。也避免了LED光源本身没坏，交直流转换器先坏掉的窘境。因此，AC LED照明可广泛用于建筑物室内照明及路灯照明。

LED光源具有省电，耗电量小，发光效率高、寿命长等优点。与传统的白炽灯、荧光灯相比，有效的节约了能耗。被认为是21世纪的绿色照明光源。目前的LED光源是低电压(VF=2~3.6 V)，大电流(IF=200~1 500 mA)工作的半导体器件，必须提供合适的直流才能正常发光，由于我们日常使用的是220 V的高压交流电，所以必须使用降压的技术获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，然后将交流变成直流，再变成直流恒流源，才能促使LED光源发光。因此，直流驱动LED光源的系统方案必然是变压器 整流(或开关电源) 恒流源。这2种方案系统都会有15%~30%的电量损耗，如果用交流直接驱动LED光源发光，系统效率将很轻松地达到90%以上。目前，公共建筑的照明灯具大多仍采用手动开关，其故障率高，只适应于白炽灯，不适合于LED灯及其它照明设施的使用，下面我们介绍一套基于传感器、微控器控制的AC直接驱动LED照明系统的设计方案。

1 AC LED光源的工作原理

AC LED光源的工作原理如图1(a)所示，LED输入、输出电压波形如图1(b)所示。将一堆LED微小晶粒采用交错的矩阵式排列工艺分为5串，AC LED晶粒串组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接交流电源，另两端联接LED晶粒，交流的正半周用实线箭头表示电流流动方向，有3串LED晶粒发光;负半周用虚线箭头表示电流流动方向，又有3串LED品粒发光;4个桥臂上的LED轮番发光，中间一串LED晶粒因共用而一直在发光。在50 Hz的交流中会以每秒50次的频率交替点亮。整流桥获得的是脉动直流，LED的发光也是闪动的，LED有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流动光点记忆是有惰性的，结果人对LED光源的发光 余辉的工作的解读是连续在发光。桥臂上的LED有一半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以减少20%~40%,因此AC LED的使用寿命较DC LED长。即使中间一串LED故障，通常也是击穿短路故障，击穿后电阻很小，仍然不影响桥臂上LED发光，只是灯的亮度稍微降低些。所以，这种设计技术是合理成熟的。AC LED成熟的产品如首尔半导体的AC110 V的AX3201,工作电流为40 mA;AC220 V的AX3221及AX3231,工作电流为20 mA被广泛用于照明。相比于DC LED大大降低了能耗。

2 一般AC LED的照明应用电路

AC LED的典型应用电原理图如图2所示，它十分简单，在AC LED两端分别串入正温度系数热敏电阻PTC,和限流电阻R1、R2、R3,接上110 V或220 V交流即可进入照明工作。

LED在大批量生产时，其阻抗有一定的离散性，AC LED光源生产商在出厂时对批量生产的产品按阻抗分档，客户在使用时可按LED光源厂家提供的分档表查用相应阻值的限流电阻。

3 智能AC LED照明系统硬件设计

系统工作原理框图如图3所示，由热红外传感器件、强光传感器件、声控传感器件做为感知系统，传感器信号经A/D转换后传到主控器件(CPU)STC12C5628AD,经主控器件处理后将控制信号加到D/A转换电路，控制信号经放大电路放大后加到由可控硅组成的驱动电路上，由可控硅驱动电路来控制AC LED灯的开启和关断及明亮程度。

3.1 被动式热释电红外探测器