LED照明調(diào)光設(shè)計與實現(xiàn)
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1 LED 調(diào)光原理
目前實現(xiàn)LED 照明有三種主流技術(shù)路線， (1)基于三基色原理，利用紅、綠、藍(lán)三基色LED 合成白光，(2) 利用紫外LED 激發(fā)三基色熒光粉，由熒光粉發(fā)出的合成白光，(3) 采用藍(lán)光LED 激發(fā)黃光熒光粉實現(xiàn)二元混色白光。相比之下，采用三基色LED 混合白光，不僅可實現(xiàn)理想的白光光譜，而且光源顏色可調(diào)，使其不但可適應(yīng)對白光的顏色要求比較高的照明場合，并且可通過一定的自動控制驅(qū)動電路可適應(yīng)于各種顏色及亮度不斷變化且要求精度較高的場合。其實現(xiàn)原理如圖1:
圖1 三基色實現(xiàn)合成彩色光原理圖
通過控制電路對三基色發(fā)光LED 的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其通過透鏡后的合成光的顏色和亮度均將可調(diào)。
2 調(diào)光裝置總體方案
如圖2 中，87LPC762 單片機傳送數(shù)據(jù)到三路D /A 轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，經(jīng)功率放大電路分別控制紅、綠、藍(lán)三色LED 發(fā)光的強度，從而控制LED 發(fā)光的顏色以及亮度， 對于多個LED采用動態(tài)掃描的方式，由單片機控制兩個輸出端子以CLK 為基準(zhǔn)輸出串行信號，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換器件控制處于開關(guān)工作的三極管分別對三基色LED 進(jìn)行點亮，完成對圖形圖案的控制。最后，此系統(tǒng)即可完成調(diào)光所需的各項功能。串行通訊接口采用RS232標(biāo)準(zhǔn)總線與計算機連接，可將計算機中需要顯示的圖案或文字傳送到本系統(tǒng)并顯示出來。
圖2 調(diào)光裝置總體方案框圖
3 光顏色調(diào)整的實現(xiàn)
圖3 中AD558 是D /A 轉(zhuǎn)換芯片，能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。單片機通過P0 口與AD558 的DB0 -DB7 連接，進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸，以此控制AD558 輸出電壓的高低，輸出電壓通過功率放大控制LED 單色發(fā)光的強度。由于AD558 是8 位的D /A 轉(zhuǎn)換芯片，因此通過三路D /A 分別控制三基色時，其可將三基色中的紅、綠、藍(lán)分別分為28 = 256 份輸出，若將三基色任意組合即可最大形成2563 = 16777216 顏色和亮度的組合分辨率，通過軟件數(shù)據(jù)的設(shè)定可根據(jù)實際需要設(shè)置最大限度內(nèi)任意所需要的分辨率值。
圖3 光顏色調(diào)整模擬量輸出原理圖
4 多點LED 分別點亮掃描的實現(xiàn)
由單片機P1 口三個管腳分別輸出信號，74LS164 將串行信號變?yōu)椴⑿行盘枺漭敵龆薗0-Q7 分別與紅綠藍(lán)三基色LED 公共端連接，在時鐘CLK1 的控制下可依次輸出高電平。此電路為串行數(shù)據(jù)控制并行口，因此可任意擴展。
圖4 多點LED 分別點亮掃描實現(xiàn)原理圖
5 調(diào)光裝置與計算機系統(tǒng)的通信
如圖5 所示，調(diào)光裝置和計算機系統(tǒng)之間采用RS - 232 串行通信標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定了發(fā)送端驅(qū)動器與接收端接收器的電平關(guān)系、負(fù)載要求、信號速率與連接要求等，MAX232 主要用來完成TTL 電平和RS- 232 之間電平的轉(zhuǎn)換。
圖5 調(diào)光裝置與計算機系統(tǒng)的通信接口圖
6 結(jié)論
設(shè)計并制作了一套LED 調(diào)光裝置，采用單片機通過三路D A 轉(zhuǎn)換輸出分別控制LED 紅、綠、藍(lán)三基色輸出，實現(xiàn)對半導(dǎo)體照明色彩和亮度寬范圍、高精度的調(diào)節(jié)，同時通過串并轉(zhuǎn)換掃描方式使一套系統(tǒng)可對多個LED 分別控制，實現(xiàn)其在高精度控光和控色的基礎(chǔ)上可組成任意的靜、動態(tài)圖案或畫面。
通過對實際制作實驗?zāi)Ｐ?28 × 64LED 組成的矩陣進(jìn)行圖案和色彩、亮度進(jìn)行8 小時測試，表明LED中心光強穩(wěn)定在280 lx ( lx: 勒克斯) ,隨著LED 溫度的升高中心光強衰減低于3% ,達(dá)到了預(yù)期的控制要求水平。
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