基于紅外遙控的大功率LED照明系統設計

　　與現行白熾燈、熒光燈等照明設備相比，白光LED 具有發熱低、耗電量少（白熾燈的1/8,熒光燈的1/2）、壽命長（數萬小時以上，為熒光燈的10 倍）、體積小、無污染、反應速度快、安全可靠等優點，是被業界看好在未來可替代傳統照明器具的一大潛力產品。

　　同時，考慮到目前部分照明產品缺少亮度調節、紅外遙控等功能，無法滿足現代照明的實際需求。因此，本文設計了一種以AT89S51 單片機為核心的可紅外遙控大功率白光LED 照明系統，其采用PT4115 大功率LED 恒流驅動方案與紅外遙控技術，通過對一款基于TC9012紅外遙控器的按鍵編碼識別與解碼處理，可紅外遙控實現對LED 光源的多級PWM 調光功能。本設計在實現高效節能的同時，也為實際照明應用提供了極大的便捷。

　　1、系統結構與功能本照明系統以AT89S51 單片機為主控芯片，選用3 只3W 大功率白光LED 為光源，采用PT4115 芯片實現LED 恒流驅動系統，紅外遙控系統則由TC9012 遙控發射器與HS0038紅外接收器構成。系統結構框圖如圖1 所示。

　　本系統以一款采用TC9012 芯片的家用遙控器作為紅外發射單元，其使用普遍，價格低廉，且發射編碼多，可控制實現對LED 光源亮度的多級調節；紅外接收器由HS0038 構成，它是集成有紅外接收頭、放大、解調和整形電路的一體化部件，可輸出讓單片機識別的TTL信號；紅外遙控信息處理則由單片機AT89S51 實現，其主要完成對遙控器發出的紅外編碼進行識別與解碼，然后根據解碼結果產生遙控器鍵值所對應的PWM 調光信號，從而控制PT4115 恒流驅動系統實現LED 多級調光功能。

　　2、系統原理

　　2.1 PWM 調光原理從 LED 伏安特性及數學模型可知，LED 在正向導通后其正向電壓的細小變動將引起LED 電流的較大波動，并且環境溫度、LED 老化等因素也將影響LED 的電氣特性，若LED電流失控，LED 長期工作在大電流下將嚴重影響其可靠性和使用壽命。而LED 的光輸出直接與LED 電流有關，所以LED 驅動電路在輸入電壓和環境溫度等因素發生變動的情況下宜采用恒流驅動方式。

　　在實際應用中，LED 調節亮度一般采用兩種方法，即模擬調光或PWM 調光。模擬調光與PWM 調光對比如圖2 所示。模擬調光是通過改變流過LED 電流的大小來調整光效的，除了亮度會改變以外，也會影響LED 的光效質量，即電流變化必然導致LED 的色度偏差。

　　PWM 基本原理是保持LED 正向導通電流恒定，而通過控制電流導通和關斷的時間比例，可以實現從0 到100%范圍的亮度調節。PWM 調光的優勢是LED 正向導通的電流一直是恒定的，LED 的色度就不會像模擬調光一樣會變化；在精確控制LED 的亮度的同時，也保證LED 發光的色度。

　　為了避免人眼能夠看到LED 的導通和關斷，而感覺到燈光閃爍，PWM 調光的頻率要高于100Hz,由于人眼的視覺殘留效應，眼睛就會對導通和關斷時間內的亮度進行平均，僅僅看到由PWM占空比決定的有效亮度。對于PWM調光頻率設置在軟件設計時應予以注意。