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1、分类号 学号 M201173012 学校代码 10487 密级 硕士学位论文色温可调节的智能LED照明系统设计学位申请人： 孔 满学科专业： 光学工程指导教师： 吴志浩副教授答辩日期：2013. 1. 10A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringDesign of a Color Temperature tunable Intelligent LED Lighting SystemCandidate:Kong ManMajo
2、r:Optical EngineeringSupervisor:Prof. Wu ZhihaoHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaDecember, 2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书
3、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密， 在 年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 摘 要由于全球能源短缺和环境污染的加重，节能环保已经成为当今世界发展的主题。高亮度发光二极管(Light Emitting Diode，LED)以其节能、环保、高效、长寿命等优势，
4、成为新一代的绿色照明光源。随着LED照明应用广泛化，LED照明智能化也成为其主要的发展趋势。论文的主题是设计一款色温可调节的智能LED照明系统。该智能LED照明系统可以工作在两种模式：智能模式和红外遥控模式。智能模式可以实现色温随季节的变化而变化和亮度随环境光强的变化而变化。红外遥控模式可以实现无线调光、调色温和情景照明的功能。该智能LED灯由三部分组成：电源部分、光源部分和控制部分。该智能LED灯的电源部分，论文首先分析一种无电解电容的BUCK电路的原理，并基于其原理，利用控制芯片HV9910B设计10W带调光功能的LED驱动电源作为智能LED灯的主电源，利用DD313恒流芯片实现RGB三通
5、道的高亮度的LED恒流驱动。光源部分，论文采用10颗CREE XPE型色温为8000K的高亮度LED灯珠和10颗CREE XPE型色温为2700K的高亮度LED灯珠作为主光源，主光源主要实现室内照明。采用1颗3W RGB LED灯珠作为副光源，副光源主要实现情景照明。控制部分，主要分为控制中心模块、红外遥控模块、实时时间模块、温度采样模块、照度采集模块。关键词： 照明系统 色温 LED驱动 红外遥控 ABSTRACTWith aggressive of the global energy shortage and environmental pollution, energy conserva
6、tion and environmental protection have become a topic in todays world. High Brightness LED Lamp, with the features of energy saving, high luminous efficiency and long lifetime, is superior to traditional light source. It becomes a new generation of green light source. With the polarization of LED la
7、mp applications,intelligence of LED lighting system has become one of themain development trends.The theme of the paper is to design a color temperature tunable intelligent LED system. The intelligent LED system can work in two modes: intelligent mode and infrared remote control mode. When the LED s
8、ystem works in intelligent mode, it can implement color temperature tuning with change of the seasons; it also can achieve self-adapted brightness adjustment according to the ambient light intensity. When it works in infrared remote control mode, it can realize dimming, color temperature adjustment
9、and lighting mode change with wireless control. The intelligent LED lighting system is divided into three parts: LED driving part, light source part and control part. In the LED driving part, firstly, we analyzed the principle of an electrolytic capacitor-less BUCK circuit. Based on the principle, w
10、e design a 10 watt LED driver with a function of PWM dimming by using HV9910B chip. The LED driver is used as the main power source in the LED system. DD313constant currentchip is used to realize constant current drive of the RGBHBLED. In the light source part, we used 20 XPE-type LEDs from CREE Inc
11、.as the main light source,10 of them have a color Temperature of 8000K and the rest of the LEDs have a color temperature of 2700K . The main light source is applied to indoor lighting.one 3watt RGB LED is used for secondary light source, which is applied to realize mode lighting. The control part is
12、 mainly divided into four modules, including MCU control module, infrared remote control module, time module, temperature sensor module, intensity sensor module. Key words: Lighting system color temperature LED driver infrared remote control目录摘 要IABSTRACTII目录III1 绪论1.1 电光源的主要参数及分类(1)1.2 LED的发光原理及优势(
13、5)1.3 LED驱动(10)1.4 LED照明发展趋势(14)1.5 论文主要内容(14)2 无电解电容的 LED 驱动电源2.1 引言(16)2.2 无电解电容LED驱动电源的电路拓扑(17)2.3 输入LC电路和输出滤波电路设计(21)2.4 设计方案的选择(23)2.5 无电解电容LED驱动电源的电路设计(26)2.6 小结(29)3 色温可调的智能LED灯的电源研制3.1 引言(30)3.2 10W LED驱动电源的设计(30)3.3 输入保护电路设计(30)3.4 输入和输出滤波电路(33)3.5 主控电路(35)3.6 保护电路(36)3.7 RGB LED驱动电源(37)4 智
14、能照明控制4.1 引言(39)4.2 MCU控制中心及LED控制模块(39)4.2 红外遥控模块(41)4.3 实时时间模块(43)4.4 照度采集模块(44)4.5 温度采集模块(45)4.6 LCD显示模块(45)4.7 功能实现(46)5 总结与展望5.1 课题总结(48)5.2 展望(48)致谢(49)参考文献(50)附录1(53)21 绪论1.1 电光源的主要参数及分类1.1.1 电光源的主要参数电光源是利用电能做功，产生可见光的光源。可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分。可见光谱没有精确的范围，一般可见光的波长在400nm到700nm之间。电磁波谱如图1.1所示，可见光在电磁波辐射光谱中只占很少的一部分。由于可见光的波长不同，会引起人眼的颜色感觉不同。随可见光的波长的增加，颜色从紫色开始，按蓝、青、绿、黄、橙、红的顺序逐渐变化。相邻颜色之间没有明显的分界，而是由一种颜色逐渐减少，另一种颜色逐渐增多来过渡。白光是由光谱中多种颜色的光组成。国际照明协会所规定的标准白光为6500K时的黑体辐射，相当于白天的天光1。图1-1 电磁波谱图（1）光通量()光通量就是用来表示光源的辐射功率经过人眼的视见函数影响后的光谱辐射功率大小的物理量。（1-1） 式中：光通量，单位为流明（lm）。K：光敏
