第一篇：LED 臺燈分析報告

LED 臺燈分析報告

此次為期一周的測繪分析產品課，我選擇的是一款led臺燈。通過對其的拆解我了解到：

一、裝置的基本：此臺燈為充電式高亮度led臺燈，有外殼及內部電路兩大部分構成，其中內部電路又分變壓電路，整流電路，工作電路及大部分構成。

二、基本構成模塊及連接機理：第一部分為變壓電路，即將時點變?yōu)樗沐X蓄電池可用的低壓電源。

第二部分為變壓電路，即將交流電源轉變?yōu)閿嗬m(xù)直流電。第三部分還有充電、放電、工作、指示電路。

三、主要功能及性能特征：該臺燈具有充電，照明功能外還可以作為4v直流電源輸出。標準充電為20w，10小時，標準放電3小時。

四、關鍵技術內涵：第一部分交流電容串聯(lián)式限流降壓電路。由一個碳膜電阻并聯(lián)一個平板電容后與酸鉛蓄電池相串聯(lián)。此電路構造簡單，成本低，易生產，但能效利用率低，安全度低。

第二部分發(fā)光二極管工作電路。由一塊酸鉛蓄電池與十五個白色led組成臺燈的工作電路。此電路簡單，成本低，安全系數(shù)高，能效高，但電池不以維護，電池容易老化。

五、創(chuàng)新構思：通過解剖分析之后認為本臺燈的使用壽命較短，并且能效利用率低，如果將電壓電路及電池部分都改為鋰離子電池充電及鋰離子電池，那么臺燈就可以做到長壽命高能效了。

第二篇：實用LED臺燈設計方案（范文模版）

實用LED臺燈設計方案

本文轉載自xu.longhui《實用LED臺燈設計方案》

LED光源作為第四代新型節(jié)能光源，從誕生之時就被用來做各類燈具的發(fā)光光源。作為光源的白熾燈其發(fā)光效率只有百分之五，而LED光源的發(fā)光效率幾乎接近百分之九十。LED照明以其高節(jié)能、長壽命、利環(huán)保的特點成為大家廣為關注的焦點。臺燈是家家戶戶都在使用的普通燈具，這幾年高亮度的LED光源因其制造技術突飛猛進，而其生產成本又節(jié)節(jié)下降，如今臺燈得以使用LED光源作為高亮度、高效率而又省電、無碳排放的照明光源。

LED臺燈工作原理

遵循安全第一的民用電器的設計理念，LED光源是一種低電壓直流恒流源的發(fā)光器件，不能用100～220V的交流高壓電直接點亮，因此，LED臺燈方案的設計思路是，首先要將高壓的交流電變換成低壓的直流恒流源，才能點亮LED光源。使用最經(jīng)濟有效的方法降壓和進行交直流變換是設計的首要考慮，當今便攜式電子產品使用交流電源的交直流降壓變換器——適配器(Adapter)就成了既經(jīng)濟實惠、又現(xiàn)成、又好用的首選。適配器的輸出電壓要求穩(wěn)定在DC12V，輸出電流要根據(jù)LED的光源的功率來選擇，一般要給予30%的余量，以3×1W的白光LED光源為例，1W的白光LED的標準工作電流應為350mA，因而3個LED光源串聯(lián)其電路需要的電流也是350mA，考慮到延長LED壽命和降低

光衰，可以設計為300mA～330mA，不會明顯的影響LED發(fā)光的亮度，所以適配器的輸出電流應選750mA～1A的。

一種簡潔實用的LED臺燈方案如下所示。AC220V經(jīng)由適配器在燈具外的安全降壓變換，向LED臺燈提供穩(wěn)定的12V直流電源，在臺燈底座殼內安置恒流源電源板，將直流電壓變換成穩(wěn)定的直流恒流源，以滿足LED光源發(fā)光的技術要求。在直流恒流源前可加一電源開關，以便在臺燈不用時可關斷直流電源，但不能關斷220V交流電源，因此不用時應從墻上取下適配器的電源插頭，這也是這個實用方案的唯一“缺點”。如不想采用機械開關，并想要一個更有創(chuàng)意的賣點，可選用電子觸摸開關，如手指輕點可實現(xiàn)臺燈的開->全亮、半暗、關；由于電子技術的快速進步，電子觸摸開關如今已是一個低成本的器件。

LED光源工作原理

LED光源工作的主要參數(shù)是VF、IF，其它相關的是顏色/色溫/波長/亮度/發(fā)光角度/效率/功耗等。LED是一個PN結二極管，只有施加足夠的正向電壓才能傳導電流，VF正向電壓是為LED發(fā)光建立一個正常的工作狀態(tài)，IF正向電流是促使LED發(fā)光，發(fā)光亮度與流過的電流成正比例。白光LED VF標稱電壓：

3.4V±0.2V。LED光源在大批量生產時，每一批LED的VF具有一定的離散性，為了客戶使用時需要的一致性，LED出廠時必需按不同的VF分檔出售；客戶訂購時同一批燈具需用的LED光源必需選用同一檔次VF的或相鄰檔次的，否則會導致同一批生產的LED燈具亮度有差異；LED IF工作電流按應用需要選用，不同的電流檔次不能混用。

LED光源驅動電路

LED光源的驅動電路就是把12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設計本著刪繁就簡、節(jié)省成本的原則，應該從能完成這個電路設計要求的眾多LED驅動芯片中選擇集成度高、性能較好、應用電路簡單、價格較平的性價比有優(yōu)勢的芯片。因此選擇驅動電路外圍器件少的驅動芯片是生產成本的首要考量。

PT4115用于1～6W的白光LED光源驅動方案時只需四個零件(圖2)，Cin是輸入濾波電容，Rs設定流過LED的電流IF，Rs=0.1/ILED；L是續(xù)流電感，D5是續(xù)流二極管。因適配器已提供12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器D1～D4可省略。雖然零件少了，但對零件的要求更高，設計時需按表1提示的要求選用，才能使電路進入良好的工作狀態(tài)。PT4115的開關頻率采用抖頻技術有效降低EMI，省略了抗EMI電路。

LED光源驅動芯片的恒流精度對于LED燈具生產廠家而言是至關重要的，目前LED光源驅動IC的恒流精度批量生產時都會有一定的離散性，LED燈具生產廠家在批量生產調試時，同樣的電源、同樣的LED光源負載、同樣的恒流源電源板，因同一型號的不同驅動IC其恒流精度的個性差異會導致恒流源電源板輸出電流產生一定的公差，使同一LED光源負載的發(fā)光亮度有所不同，這就會增加恒流源電源板大批量生產時在線調試的時間，影響生產力。因此，恒流源電源板生產廠家應選用恒流精度高的驅動IC，恒流精度至少要小于±3%，如是±1%更理想，但其價格會高于±3%的產品。

電感的選擇

以3×1W的高亮度白光LED光源的設計案例而言，三個1W的LED光源串聯(lián)，其工作電流可設計為300～350mA，L的電感量應選用68uH～100uH，Q值大于50，飽和電流大于800mA的磁路閉合電感器。

PT4115的設計最佳工作頻率在1MHz以下，電感量大了小會影響其工作頻率，本方案的電感設計在68uH以上，這樣系統(tǒng)工作頻率可以控制到1MHz以下。電感量小了，工作頻率趨高，由于PT4115內部電流檢測電路響應速度限制，對內部電流正常檢測出現(xiàn)影響，不能更好地實現(xiàn)對內部開關的導通/關斷控制。另外由于高頻率會帶來較大的開關損耗，使芯片運行在較高的結溫下，電應力加大，不利于穩(wěn)定工作。電感量太小還會導致PT4115的SW端燒壞，而無輸出。

電感的DCR越小，效率越高。建議選用EPC13錳鋅4000磁芯。

電感器的飽和電流選小了，D5肖特基二極管的電流選小了，將會導致整個電路的續(xù)流不足，LED光源會產生人眼可見的閃光。將電感器的飽和電流和肖特基二極管的電流適當增大即可增大整個電路的續(xù)流電流，消除因此產生的閃光。

適配器的選擇

適配器為本方案LED臺燈提供穩(wěn)定的交流電源->交直流降壓變換，它的實時帶載輸出能力將影響本方案LED臺燈的性能，用于本方案3X1W白光LED臺燈的適配器，它在帶載時輸出電流應大于1A，電壓應穩(wěn)定在DC12V。有些帶載

能力差的適配器，連接上本方案LED光源負載時，其實時輸出電壓會跌落到7V，甚至6.5V，對于工作電壓從8V開始的LED驅動IC，屆時會進入欠壓保護狀態(tài)而停止工作，一旦驅動IC停止工作，電壓又回升至12V，LED驅動IC再次進入工作狀態(tài)，如此周而復始，使LED臺燈出現(xiàn)人眼可見的閃光。此時，只有更換帶載能力好的適配器才能使LED臺燈正常工作。同時應選用工作電壓范圍自6V初始的LED驅動IC，也可降低對適配器的選擇要求，以降低生產配套成本。

EMI的傳導與輻射

本LED臺燈方案總體設計時要考慮能過EMI的傳導與輻射，過EMI的傳導與輻射的關鍵是電源變換器，因此要選用能過EMI，甚至能過CE、UL的適配器來配套，以便生產的LED臺燈能出口歐美日市場。恒流源電源板因使用的驅動IC是DC/DC開關器件，工作時開關頻率會產生輻射，因此內置在臺燈底座金屬殼內可有效降低輻射，機械結構設計時應考慮金屬底座內的磁路屏蔽。

冠今的LED護眼臺燈，我和我的小伙伴們都驚呆了!

第三篇：Led充電臺燈改進方案設計

Led充電臺燈改進方案設計

專業(yè)：自動化

2013年11月23日星期六

一．

1.任務:改裝久量LED充電臺燈用USB口供電,用移動電源或帶有USB口的插座供電.不可用筆記本電腦供電(防止電源正負極短接而損壞電腦USB口，)2.說明:（1）原有LED充電臺燈內部是鉛酸蓄電池(2伏，容量800毫安時)，充足電時間約15小時，但使用不足3小時。改用USB口進行供電,外置 USB口可進行多項電源接入選擇，接移動電源或帶有usb口的插座.使用時間將會顯著增強。（2）移動電源：現(xiàn)在應用廣泛

LED可充電臺燈的改進想法市面上賣的LED充電小臺燈其電路簡單，但有很大缺點：充電電壓和LED供電電壓是并聯(lián)的，充電電壓高于LED供電電壓很多，充電式不小心打開開關，或不知道開關是否關閉，并聯(lián)的LED就會全部燒毀。能否加一只穩(wěn)壓集成塊，比如LM7805。廠家們因為要控制生產成本，多選用阻容降壓電路，這類電路當插上220ac電源的瞬間輸出dc電壓過高而令LED燒毀這個情況確實存在，而這個瞬間高電壓/電流對廉價鉛酸電瓶壽命也有一定影響。加穩(wěn)壓集成塊或穩(wěn)壓二極管是可以控制輸出電壓在某一個值，但這個瞬間過高電壓一樣有可能把這些穩(wěn)壓元件擊穿?？臻g許可下最理想就是換上舊式線繞變壓器充電電路，廉價鉛酸電瓶也應該換上質量好的充電池。如果空間太小，可以考慮外置充電器或USB充電等較安全的充電方法。

什么是led----發(fā)光二極管（英語：Light-Emitting Diode，簡稱LED）是一種能發(fā)光的半導體電子元件。是一種透過三價與五價元素所組成的復合光源這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，被hp買價專利后當作指示燈利用。之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當?shù)墓舛?。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著白光發(fā)光二極管的出現(xiàn)，近年續(xù)漸發(fā)展至被用作照明。

----來源----360百科

二、LED有哪些優(yōu)點？

1.高效節(jié)能 一千小時僅耗幾度電（普通60W白熾燈十七小時耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時耗1度電）

2.超長壽命 半導體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動，不易破碎，使用壽命可達五萬小時（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時）

3.光線健康 光線中不含紫外線和紅外線，不產生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）

4.綠色環(huán)保 不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會產生電磁干擾）

5.保護視力 直流驅動，無頻閃（普通燈都是交流驅動，就必然產生頻閃）

6.光效率高，發(fā)熱?。?0%的電能轉化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉化為熱能，僅有20%電能轉化為光能）

7.安全系數(shù)高 所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產生安全隱患，可用于礦場等危險場所

8.市場潛力大 低壓、直流供電，電池、太陽能供電即可，可用于邊遠山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。

LED 缺點

第一點 LED發(fā)光二極管已被全球公認為最高效的人造照明技術。雖然國內還有不少人在商家誤導下認為LED是用來替代LCD液晶的顯示技術，但實際上這種高能效照明技術從上世紀六七十年代就已經(jīng)開始應用，如今從各種指示燈、路燈、節(jié)日彩燈再到筆記本、電視背光都在廣泛采用LED照明。由于其高能效，人們普遍認為用LED燈取代傳統(tǒng)的燈泡、熒光燈是一種非常環(huán)保的做法。

然而，近日由美國加州大學艾爾文分校進行的一項調查卻顯示，使用LED的環(huán)保功效很可能會被其包含的有毒物質所抵消。在該校社會生態(tài)學系和公共健康項目共同進行的這項研究中，他們分析了市場上常見的圣誕樹彩燈組中的紅色、黃色、綠色和藍色的LED燈，其中既包括高亮度LED，也包括低亮度產品。

結果顯示，這些LED燈中包含有銻、砷、鉻、鉛以及其他多種金屬元素。其中，部分LED燈的有毒元素含量已經(jīng)超過了監(jiān)管部門制定的標準。比如在低亮度紅色LED燈中，研究人員發(fā)現(xiàn)其鉛含量

超標達到8倍，鎳含量也超標2.5倍。

實際上在美國加州法律中，絕大多數(shù)LED燈都已經(jīng)被明確定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋的辦法處理將會污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會對直接接觸的人體健康造成損害。但至今，無論各國政府還是民眾都對LED燈的環(huán)境和健康危險知之甚少。

該報告表示，LED中的砷、鉛、鎳和銅元素對人體和環(huán)境的影響最為嚴重，未來應當進行更為細致深入的調查，以促進政府對LED產品的安全使用和回收處理制定規(guī)范。簡單的說，大家應該清楚，雖然LED的能效非常高，但它絕非完全環(huán)保的選擇，只是蘊含的潛在危險和其他照明技術不同罷了。

第二點 LED需要由于單個發(fā)光面比較窄，通常大規(guī)模集成在線路板上，形成一個比較大的發(fā)光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。所以LED燈的散熱一定要好。

第三點 人眼最不能接受的是藍光和UV光(即紫外線光)，藍光殺傷人眼活性細胞的能力是綠光的10倍，而UV光殺傷人眼活性細胞的能力又是藍光的10倍，長期接觸大量低波長的藍光能大量殺傷人眼活性細胞，最終癌化形成斑塊。而LED白光形成主要是靠450-455NM波長藍光激發(fā)熒光粉，其中波長越低擊發(fā)能力越強，通常LED的波長出廠控制在500NM之內，即450-455NM，或455-460NM，屬于傷害最強的區(qū)段，如果波長變大，那么激發(fā)熒光粉的能力就下降，效率降低。人們?yōu)榱俗非罅炼龋ǔ８鼤訌奓ED 的藍光強度，點燈時間越久，熒光粉衰減越快，進而導致人眼接觸的藍光波段的光照越強烈，從而對人眼造成傷害。

所以LED燈具在道路交通的LED導航指示、LED路燈、LED臺燈的使用上具有一定的不利因素，容易讓人在使用過程中產生頭暈眼花、不舒服的感覺，甚至長期使用會變成眼晴傷害，使得患眼病的機率會有所提高。

LED構成：主要由支架、銀膠、晶片、金線、環(huán)氧樹脂五種物料所組成。

第四篇：家居學習必備 LED閱讀臺燈推薦

家居學習必備 LED閱讀臺燈推薦

LED照明作為繼白熾燈、熒光燈后的第三代照明技術，比起前者，LED照明有著節(jié)能、環(huán)保、耐用、照度充足等特點。而近幾年的發(fā)展，LED由于其環(huán)保節(jié)能，照明亮度大的特點，也開始逐漸進入千萬家庭。此外，LED等采用低壓恒流電，不會出現(xiàn)頻閃、眩光等現(xiàn)象。加上其亮度均勻，照射面積廣，光源柔和的特點，能更好地保護視力，非常適合用于閱讀或學習環(huán)境下的照明使用。

但是，LED燈也并非“萬能”，由于其亮度較強，以不恰當?shù)姆绞絹硎褂玫脑挘菀讓θ说难劬υ斐梢欢ǖ膿p傷。加上LED生產廠商雜亂無章，不留神的話容易挑選到劣質產品，因此盡量挑選品牌或專業(yè)生產的LED閱讀臺燈。此外，用于閱讀學習的話，應選購可自行調節(jié)亮度的臺燈，以更好地適應不同亮度的閱讀需求。

推薦產品：獨創(chuàng)自然光色溫PH-350 極度靈敏調光護眼燈

產品設計上簡約大方，能很好地與現(xiàn)代家居環(huán)境相匹配。整體精湛工藝完美配合，能讓產品在氣質上更顯高檔。而顏色上，更有黑+紅、白+紅、黑+銀搭配可選，個性顏色更好搭配家居環(huán)境。

產品設計所有關節(jié)可多角度旋轉。能很好實現(xiàn)上下、前后、左右多角度照明，不僅能適應不同角度的照明需求，還能節(jié)省空間。其照射范圍廣，無死角。

產品設置了3檔不同照度的調光，以很好地滿足不同環(huán)境，不同習慣的照明閱讀需求。具有有極其靈敏的調光面板，人性化的開關切面設計，令開關和調光如此愜意，關燈后，淡藍色小指示燈亮起，不必再摸黑找臺燈了。

產品采用了真正的面光源導光板發(fā)光技術，以很好地保護閱讀者的視力。加設散熱設計，避免長時間用燈而導致燙手，適合兒童閱讀、商務辦公、家居閱讀。

點評：產品在整體的設計上，很好地兼顧在閱讀或學習上的特殊需求。如設置了不同檔位的的亮度，可調節(jié)的角度，以及LED燈大范圍的照明。此外，真正的面光源導光板發(fā)光技術，使用燈閱讀時，更舒適，且達到保護眼睛，抗疲勞的功能。

第五篇：基于PWM調光的多功能LED臺燈設計方案

基于PWM調光的多功能LED臺燈設計方案 2012-04-26 站長統(tǒng)計 中心議題：

基于PWM調光的多功能LED臺燈設計方案 解決方案

探究系統(tǒng)硬件電路設計方法

設計基于PWM 調光的多功能LED 臺燈

引言

隨著全球能源危機和氣候變暖問題的日益嚴重，綠色節(jié)能已經(jīng)成為全球普遍關注的話題，人們正通過各種途徑尋找新的節(jié)能方式。照明是人類消耗能源的重要方面，在電能消耗中，發(fā)達國家照明用電占發(fā)電總量的比例是19%,我國也達到12%.隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國的照明用電將有大比例的提高，因此綠色節(jié)能照明的研究越來越受到重視。LED 作為一種固態(tài)冷光源，是繼白熾燈、熒光燈、高強度放電燈（如高壓鈉燈和金鹵燈）之后的第四代新光源?；诎坠釲ED 的固態(tài)照明，是一種典型的綠色照明方式，與傳統(tǒng)光源相比，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、安全可靠等特點，代表著照明技術的未來，并符合當前政府提出的“建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會”的要求。可以預見不久的將來，LED 必然會進入普通照明領域取代現(xiàn)有的照明光源。

目前，市場上采用白熾燈、鹵素燈、熒光燈為光源的臺燈普遍存在著低效率、高能耗、不易調光等缺點；至于壽命結束的含汞燈，一旦處理不當，將對環(huán)境造成嚴重危害；而且部分臺燈產品功能單一，缺少亮度調節(jié)、時鐘日歷、溫度顯示等功能，無法適應現(xiàn)代家庭生活的實際需求。為解決當前問題，本文設計了以AT89S51 單片機為核心的多功能白光LED 臺燈系統(tǒng)，采用PT4115 大功率LED 恒流驅動方案，可實現(xiàn)對LED 臺燈的PWM 調光控制；同時兼有時鐘日歷、聲光鬧鐘、溫度檢測、液晶顯示等多項功能。在實現(xiàn)高效節(jié)能的同時，為家庭使用提供了極大的便捷。系統(tǒng)硬件電路設計

該多功能 LED 臺燈系統(tǒng)采用20 只5mm 高亮白光LED 燈珠為光源，以AT89S51 單片機為主控芯片，由LED 恒流驅動系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)、蜂鳴系統(tǒng)、按鍵系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結構框圖如圖1 所示。

該系統(tǒng)可具體實現(xiàn)LED 臺燈的10 級PWM 調光控制；液晶屏實時顯示時鐘、日歷與環(huán)境溫度信息；鬧鐘功能采用聲光報警方式，即一旦到達鬧鐘時間，LED 臺燈自動點亮，并發(fā)出蜂鳴聲報警，以喚醒用戶；用戶可通過按鍵系統(tǒng)實現(xiàn)對時鐘日歷與鬧鐘參數(shù)的設置、LED 亮度的調節(jié)以及鬧鐘報警的解除。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

1.1 單片機主控系統(tǒng)

本設計主控系統(tǒng)采用ATMEL 公司的高性能AT89S51 芯片實現(xiàn)，其P0 口外接10K 的上拉電阻，P0.0~P0.7 同時作為DS12C887 的數(shù)據(jù)接口與液晶1602 的數(shù)據(jù)接口。P2.0~P2.3分別連接DS12C887 芯片的片選端CS、地址選通輸入端AS、數(shù)據(jù)選擇端DS 與讀/寫輸入端R/W,P3.2 連接其鬧鐘中斷請求輸出端IRQ.P2.5~P2.7 分別連接液晶1602 的使能端EN、數(shù)據(jù)/命令選擇端RS、讀/寫選擇端RW.P2.4 作為蜂鳴器控制端。P3.0 作為DS18B20 的信號輸入端。P3.1、P3.4、P3.5、P3.6 與P3.7 作為S2~S6 按鍵系統(tǒng)。P1.1 作為PWM 信號的輸出端并連接PT4115 芯片DIM 端，用于PWM 調光控制。系統(tǒng)晶振電路由12MHZ 晶振與兩個30PF 電容組成；復位電路則由S1 按鍵、10K 電阻與10uF 電解電容構成。主控系統(tǒng)電路如圖2 所示。

圖2 單片機主控系統(tǒng)電路圖

1.2 恒流驅動系統(tǒng)

本設計 L ED 光源采用相互并聯(lián)方式，共由20 只5mm 高亮度小功率LED 燈珠組成；每只LED 燈珠的壓降約3.1V,工作電流約20mA.由白光LED 的正向伏安特性可知，當LED 端電壓超過其正向導通電壓后，較小的電壓波動都會導致工作電流的的劇烈變化，從而影響LED 的正常使用，固LED 宜采用恒流驅動方式。因此，本設計LED 采用高性能PT4115 恒流芯片驅動，PT4115 是一款連續(xù)電感電流導通模式的降壓恒流源芯片，能將直流電壓直接轉換成穩(wěn)定的恒流輸出；其采用6~30V 寬電壓輸入，輸出電流可達1.2A,轉換效率高達97%,輸出電流精度達±5%.該芯片內部含有抖頻特性，極大的改善EMI,同時具有過溫、過壓、過流、LED 開路保護等多種功能。該芯片適合用于綠色照明LED燈的驅動電路，具有應用電路非常簡潔的優(yōu)點。LED 恒流驅動電路如圖3 所示。

圖3 LED 恒流驅動系統(tǒng)電路圖

通過 PT4115 芯片上的DIM 端，可以方便的進行模擬或PWM 調光。由于模擬調光是直接改變流過LED 電流的大小來實現(xiàn)亮度調節(jié)，除了亮度會改變以外，也會影響白光的質量，即不同電流下發(fā)出的白光存在色偏。因此，本設計采用PWM 調光方案，PWM 調光的基本原理是保持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，即改變輸入脈沖信號的占空比，使LED 產生亮暗變化；并利用人眼的視覺殘留效應，當LED 亮暗變化頻率大于120Hz 時，人眼就不會感覺到閃爍，而看到是LED 的平均亮度。PWM 調光的優(yōu)勢是LED 正向導通的電流是恒定的，LED 的色度就不會像模擬調光時產生變化。

PT4115 恒流驅動輸出的電流值計算公式為：

IOUT =（0.1×D）/ Rs（D 為方波信號占空比，Rs 為限流電阻。

本設計 LED 光源采用20 只小功率白光LED 燈珠并聯(lián)方式，且每只LED 燈珠額定電流為20mA,則PT4115 恒流驅動輸出最大電流IOUT 應為400mA,因此Rs 選取0.25 Ω 電阻。

L1 為鎮(zhèn)流電感，選取68μ H,用于穩(wěn)定通過LED 的電流。D1 是續(xù)流二極管，當芯片內部MOS 管截止狀態(tài)時為儲存在電感L1 中的電流提供放電回路；由于工作在高頻狀態(tài)，D1 選用正向壓降小且恢復速度快的肖特基二極管SS24.PWM 脈沖信號則由單片機P1.1 產生，其高低電平?jīng)Q定LED 的通斷狀態(tài)。將定時器T0溢出中斷定為1/2500 秒（即400μ S），每10 次脈沖作為一個周期，即頻率為250HZ.這樣，在每1/250 秒的方波周期中，通過改變方波的輸出占空比，從而實現(xiàn)LED 燈的10 級亮度調節(jié)，即LED 亮度等級由每個周期內的高電平脈沖數(shù)目決定。當高電平脈沖個數(shù)為1 時，占空比為1/10,亮度最低，其調光原理如圖4 所示；當高電平脈沖為10 時，占空比為1,LED亮度最高。

圖 4 PWM 調光原理圖

1.3 時鐘系統(tǒng)

時鐘系統(tǒng)采用高性能的DS12C887 時鐘芯片，該芯片功能豐富，使用簡單，是一款高精度實時時鐘芯片；其可以自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息，具有閏年補償及鬧鐘（定時）功能，并且內部自帶有鋰電池，外部掉電時，仍可維持時鐘準確，其內部時間信息能夠保持10 年之久；外部系統(tǒng)斷電后，用戶無需重新設定時間。

DS12C887 時鐘芯片有兩種總線工作模式，即Motorola 和Intel 模式。本設計選用Intel模式，即將芯片第一引腳MOT 接GND.同時，時鐘系統(tǒng)設置為24 小時模式，寄存器存儲模式選為二進制格式。P0.0~P0.7 連接其地址數(shù)據(jù)復用端口AD0~AD7.P2.0~P2.3 分別連接芯片片選端CS、地址選通輸入端AS、讀/寫輸入端R/W 與數(shù)據(jù)選擇端DS.P3.2 連接中斷請求輸出端IRQ,用于處理鬧鐘中斷。該時鐘接口電路如圖5 所示。

圖5 時鐘系統(tǒng)電路圖

1.4 液晶顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)采用1602 字符型液晶。該液晶可顯示兩行，每行顯示16 個字符；且體積小、能耗低、操作簡單；適合于本設計所需數(shù)字、英文字母以及特殊符號的顯示要求。通過單片機控制1602 液晶實現(xiàn)首行年、月、日、星期顯示，第二行時、分、秒以及環(huán)境溫度顯示。

本系統(tǒng) 1602 液晶采用并行操作方式，P0.0~P0.7 通過借助10K 的上拉電阻連接其數(shù)據(jù)端口DB0~DB7,P0 口同時也連接著DS12C887 的數(shù)據(jù)地址端口，由于各自片選信號不同，選中時操作對應芯片將不會造成操作沖突。P2.5~P2.6 分別連接1602液晶的使能端E、讀/寫選擇端RW、數(shù)據(jù)/命令選擇端RS.第3 引腳為液晶顯示對比度調節(jié)端，通過10K 滑動變阻器接地，用于調節(jié)液晶的顯示亮度。第15 管腳背光源正極BLA通過10 歐電阻接地，第16 管腳背光源負極BLK 接地。該液晶接口電路如圖6 所示。

圖6 液晶系統(tǒng)電路圖

1.5 溫度檢測系統(tǒng)

溫度檢測系統(tǒng)選用DALLAS 公司“一線總線”接口的數(shù)字溫度傳感器DS18B20,該傳感器具有微型化、低功耗、高性能等優(yōu)點，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號處理，測溫范圍為-55~125℃，最高分辨率可達0.0625℃。DS18B20 共有三個引腳電源正VCC、電源負GND 和信號輸入輸出口DQ.R3 為4.7K 的上拉電阻，用于保證單片機與DS18B20 通訊時高低電平準確的被單片機機和DS18B20 識別。單片機P3.0 口通過R3 連接DQ 端口實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集處理，并通過液晶屏實時顯示。溫度檢測電路如圖7 所示。

圖7 溫度檢測電路圖

1.6 蜂鳴系統(tǒng)

蜂鳴系統(tǒng)用于產生鬧鐘報警聲以及按鍵提示音。由單片機P2.4 口控制PNP 三極管9012的通斷實現(xiàn)對蜂鳴器聲音控制；通過延遲函數(shù)實現(xiàn)蜂鳴報警聲的長短音控制，長音''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''用于鬧鐘鈴聲，短音''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''用于按鍵提示音。蜂鳴系統(tǒng)電路如圖8 所示。

圖8 蜂鳴系統(tǒng)電路圖

1.7 按鍵系統(tǒng)

按鍵控制系統(tǒng)由S2~S5 五個按鍵組成，分別為S2 時間設置鍵、S3 數(shù)值增大鍵、S4 數(shù)值減小鍵、S5 鬧鐘設置鍵以及S6 亮度調節(jié)鍵。S2 用于選擇需要調整的時間日歷以及鬧鐘參數(shù)，并作為時間日歷參數(shù)的存儲確認鍵。S3 與S4 用于調整被選參數(shù)值的大小。S5 用于鬧鐘查看與存儲確認鍵。S6 用于LED 燈光10 級亮度的調節(jié)鍵。按鍵系統(tǒng)電路如圖9 所示。

圖9 按鍵系統(tǒng)電路圖

1.8 電源系統(tǒng)

本系統(tǒng)設計最大功率約1.6W,可采用電池或穩(wěn)壓電源多種方式供電。由于系統(tǒng)光源采用20 只LED 燈珠并聯(lián)組成，所以LED 恒流驅動芯片PT4115 供電電源在6~30V 電壓范圍內均可使LED 燈正常使用。但單片機供電系統(tǒng)采用三端穩(wěn)壓芯片7805,該線性穩(wěn)壓芯片正常工作輸入電壓與輸出電壓差值應至少高于2V,若差值過大會增加額外功耗。因此，本系統(tǒng)宜選用2 節(jié)4.2V 鋰電池或9V 的穩(wěn)壓電源方式供電。同時，本文LED 恒流驅動系統(tǒng)設計簡潔靈活，可根據(jù)用戶需求適當調整驅動電路參數(shù)，即可擴展LED 照明功率，最大可至10W左右。系統(tǒng)軟件設計

該系統(tǒng)控制程序主要包含系統(tǒng)初始化程序、實時時鐘芯片處理程序、溫度傳感器芯片處理程序、液晶顯示程序、鍵盤檢測與處理程序、鬧鐘中斷以及定時器產生PWM 程序構成。

2.1 系統(tǒng)主程序

系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)初始化程序（包括I/O 口初始化、DS12C887 時鐘芯片初始化、液晶1602 的初始化、外部中斷0 與定時器T0 設置）、按鍵檢測和處理程序、時鐘數(shù)據(jù)的讀取與處理程序、溫度數(shù)據(jù)的讀取與處理程序、液晶顯示程序、鬧鐘報警的判斷和處理程序、PWM 調光處理程序等。程序中設置鬧鐘標志位Flag_ri,一旦鬧鐘時間到達，時鐘芯片IRQ引腳觸發(fā)外部中斷0,進入中斷程序則置Flag_ri=1,用于主程序中鬧鐘報警的判斷與處理。

系統(tǒng)主程序流程圖如圖10 所示。

圖10 主程序流程圖

2.2 按鍵檢測和處理程序

按鍵控制系統(tǒng)由S2~S6五個按鍵組成，分別為S2時間設置鍵、S3數(shù)值增大鍵、S4數(shù)值減小鍵、S5鬧鐘設置鍵以及S6亮度調節(jié)鍵。S2用于選擇需要調整的時鐘以及鬧鐘參數(shù)，根據(jù)S2按下次數(shù)，依次選擇秒、分、時、星期、日、月、年，液晶屏上被選參數(shù)下方以光標閃爍狀態(tài)提示，再通過按下S3或S4調整被選參數(shù)值的大小，S2按下累積8次時，則退出選擇功能并保存當前數(shù)據(jù)至時鐘芯片。S5用于鬧鐘時間的查看與設置；首次按下S5,1602液晶屏第二行顯示已設置的鬧鐘時間；可通過S2、S3與S4重新設置鬧鐘時間；再次按下，則退出鬧鐘查看功能并保存當前設置的鬧鐘參數(shù)至時鐘芯片。同時，S3與S4還可獨立作為鬧鐘產生時的取消鍵與LED燈光的關閉鍵。S6實現(xiàn)LED燈光亮度的10級調節(jié)，每按一次，LED亮度增大一級；當達到亮度最大時，再次按下則關閉LED燈光。每次有按鍵按下，蜂鳴器都以短''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''聲提示。按鍵檢測與處理流程圖如圖11所示。

圖11 按鍵檢測與處理流程圖

2.3 鬧鐘中斷程序

系統(tǒng)到達設置的鬧鐘時間，DS12C887 時鐘芯片IRQ 引腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑鳛閱纹瑱CP3.2 口INT0 中斷的申請輸入，并可通過讀取DS12C887 芯片的C 寄存器來清除IRQ 引腳輸出。因此，將外部中斷INT0 設置為負跳變沿觸發(fā)中斷，并設置鬧鐘標志位Flag_ri,鬧鐘時刻到達時設置Flag_ri=1,用于主程序中的鬧鐘報警處理。鬧鐘中斷程序如圖12 所示。

圖12 鬧鐘中斷流程圖

2.4 定時器中斷程序

為產生調節(jié) LED 燈光亮度的PWM 信號，定時器T0 設置為工作方式0,即13 位計數(shù)器定時，最多裝載數(shù)值為213=8192 個。因為系統(tǒng)晶振采用12MHz,賦值使TH0=（8192-400）/ 32 與 TL0=（8192-400）%32,即可實現(xiàn)400μS 的定時中斷。10 次中斷（即4mS）作為一個周期，通過調節(jié)每個周期內單片機P1.1（該控制口名稱定義為LED_PWM）輸出的占空比來產生PWM 脈沖信號，以控制PT4115 恒流驅動芯片實現(xiàn)LED 燈的10 級亮度調節(jié)。

程序設置對T0 中斷次數(shù)（即定義為T0_num）進行計數(shù)，以便判斷一個周期到否；同時判斷比較高電平脈沖個數(shù)（即定義為scale 值，由調光鍵S6 按下次數(shù)設置）用于實現(xiàn)不同亮度等級的調節(jié)。在定時器T0 中斷服務程序中，首先T0 重新裝入定時為400μ S 的初值；定時器中斷次數(shù)T0_num 加1,判斷一個方波周期到否，若到達，令T0_num 歸零，并將P1.1口輸出電平置高（即LED_PWM=1）；如果一個方波周期還沒到，則與亮度等級scale 值作比較，判斷高電平脈沖個數(shù)scale 到否，若到達，令P1.1 口輸出電平置低（即LED_PWM=0），否則繼續(xù)保持P1.1 口輸出高電平（即LED_PWM=1）；而后中斷返回，等待下一次定時中斷。

這樣，P1.1 口就產生了所需的PWM 調光信號。定時器生成PWM 流程圖如圖13所示。

圖13 定時器生成PWM流程圖 實驗結果

根據(jù)以上設計方案，本文制作了該款基于PWM 調光的多功能LED 臺燈。經(jīng)調試后系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，基本可以滿足家庭生活的使用要求。系統(tǒng)工作時，最低功率（即LED 熄滅狀態(tài)）為0.28W;最大功率（即LED 最高亮度狀態(tài)）約為1.52W;同時，液晶顯示時間、日歷與溫度數(shù)據(jù)準確，鬧鐘功能穩(wěn)定。實物照片如圖14 所示。

圖 14 實物照片 結論

本文多功能LED 臺燈系統(tǒng)采用AT89S51 單片機為控制核心，運用恒流驅動方案與PWM調光技術實現(xiàn)L ED 臺燈的多級調光控制，并兼有時間日歷、溫度檢測、液晶顯示以及聲光鬧鐘等功能。該系統(tǒng)具有控制電路簡單、亮度調節(jié)精確、功能豐富、實用便捷等優(yōu)點，適合于現(xiàn)代家庭的實際需要?？梢灶A見，隨著LED 照明技術的不斷發(fā)展完善，節(jié)能高效的LED將在家用照明領域發(fā)揮著日益重要的作用。