LED照明智能控制系统设计[3]

　　（1）传感器：

　　传感器包括被动式热释电红外探测器和光照度探测器。通过被动式热释电红外探测器和噪声探测器可探测是否有人，通过可见光探测器可探测环境亮度，根据不同的探测结果来控制LED 灯具是否开启和调节室内照度。

　　光照度探测器包括光电二极管、光敏电阻和干涉元件等，可自动检测被控区域光照度。当教室室内照度低于下限值时自动开灯，照度高于上限值时自动关灯，实现区域照度的自动控制。

　　（2）控制器：

　　我们采用单片机作为照明系统的核心，单片机的品种规格很多，经过对比各种主流单片机的性能，我们采用具有高速度、低电压、低功耗、大电流LCD 驱动能力和低价位OTP 技术等特色的美国Microchip 公司推出的PIC16F877 单片机。为降低来自电网的干扰，由单片机I/O 线产生的触发脉冲，必须经隔离、功率放大后方可接至可控硅控制极，控制可控硅。而用于可控整流、逆变、调压电路的可控硅调光器（SCR） 很容易进行电流的调光，能进一步延长灯的寿命。

　　（3）电源电路：

　　电源电路为上位机和总线提供电源，各下位机的控制器不再外接电源，而直接从总线获取，LED 灯具另备电源。

　　（4）延时选择电路：

　　系统设置延时选择电路的目的是在环境光照较弱时，照明设备延时一段时间后再自动熄灭。

　　（5）LED 驱动电路和LED 灯具：

　　教室照明的目的是营造一个良好的光环境，设计时首先应满足照度的要求，其次是布灯应整齐美观，与建筑空间相协调。教室照明是一般照明，照度要求均匀，所以光源部分将选取LED 日光灯具，布灯时可用单一的几何形状。

　　根据国家最新民用建筑设计照明标准（GBJ133-90）的规定，为保障学生视力健康，提高教室光环境质量，加强学校节能减排工作，室内平均照度应达到300lx。由平均照度公式E ＝ NΦUK/A 可得N＝（EA）/（ΦUK）， 其中E 为平均照度，Φ 为光源光通量，N 为LED 数目，U 为灯具利用系数，K为维护系数，A 为室内面积。我们采用1w 的白光LED，发光效率为100lm/w 左右，灯具维护系数为0.85，利用系数0.75，教室室内面积以70m2 计算，所以，N ＝（300×70）/（100×0.85×0.75）＝ 329（只）。考虑到室外亮度越低，对室内亮度的补偿越小，所以我们采用350 只LED，全部点亮室内照度可达到318lx，将这350 只LED 分10 组，每35只LED 制成一盏半导体灯。

　　那么，每盏灯具的35 只LED 如何排列组合才能满足较大范围、较高亮度的应用要求及与LED驱动器之间的匹配要求? 目前，常见的LED 连接形式有整体串联形式、整体并联形式和混联形式。通过对这三种连接方式的对比，我们采用先串后并的混联形式，可靠性高，驱动器设计方便，总体效率较高，适应范围广。

　　在绝大多数情况下，电池等原始电源不能直接为LED 供电，必须经过电源变换。而LED 驱动电路就是LED 电源变换器电路，其核心部分就是一个直流变换器，用以控制LED 光源的开关及亮度的明暗转换。每盏灯配一个横流电源，用单片机控制、调节LED 的发光亮度。

　　2）安全疏散照明硬件设计

　　教学楼安全疏散照明硬件部分在教室室内照明下位机结构的基础上进行了改良，增加了噪声探测器。噪声探测器的主要作用是通过对环境中人类日常活动所产生的噪声进行探测，并与红外线部分的数据在系统内部进行或运算，以补偿环境温度非常接近人体时红外探测不敏感而无法判定是否有人进入需要照明的区域，提高紧急疏散照明的可靠性和准确性。

　　在光源部分，采用市场上将调光解码器与LED 灯具整合成一体化的LED 可调光灯具，这种灯具减少了外部控制系统接线及解码器防水的问题，使LED 控制系统安装成本低，而且系统安装及调试方便，保证了LED 系统的质量。