導(dǎo)語(yǔ)：LED路燈節(jié)能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)研討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著城市的發(fā)展，城市道路照明至關(guān)重要，但如何節(jié)能和易于控制成為路燈控制的核心問(wèn)題。為提高led路燈系統(tǒng)的能源利用率，并實(shí)現(xiàn)智能控制，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了以AT89S51單片機(jī)為控制核心的智能LED路燈模擬控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：LED智能控制恒流源檢測(cè)

1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1整體設(shè)計(jì)方框圖系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。該本文以51單片機(jī)作為中心模塊、電源供電模塊、監(jiān)測(cè)環(huán)境模塊、恒流源驅(qū)動(dòng)模塊、參數(shù)設(shè)定與顯示模塊等5大模塊構(gòu)成。

1.2電源供電模塊采用三端穩(wěn)壓集成電路。采用變壓器降壓后經(jīng)橋式整流濾波，再經(jīng)三端穩(wěn)壓器得到直流電源。

1.3LED監(jiān)測(cè)環(huán)境模塊

1.3.1環(huán)境明暗變化傳感器環(huán)境明暗變化傳感器主要檢測(cè)光線(xiàn)的強(qiáng)度是否應(yīng)該開(kāi)關(guān)路燈，系統(tǒng)采用光敏二極管和運(yùn)放比較器作為測(cè)光及故障檢測(cè)的傳感器。光敏檢測(cè)傳感器電路如圖2所示，當(dāng)白天光線(xiàn)射入光敏二極管的玻璃窗口時(shí)，PN結(jié)的載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，即光電載流子。在電場(chǎng)的作用下，光電載流子參與導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，稱(chēng)為光電流。此時(shí)+5V電壓流過(guò)光敏二極管，輸入端電壓降低至反相器74HC04的門(mén)檻電壓時(shí)，反相器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，單片機(jī)P2.1端口讀入高電平，單片機(jī)控制關(guān)閉LED路燈。當(dāng)弱光或無(wú)光照時(shí)(晚上)，由于光敏二極管的暗電阻很大，反向器的輸入端電壓比較高，使其輸出為低電平，單片機(jī)控制開(kāi)啟LED路燈。

1.3.2交通狀況檢測(cè)傳感器采用紅外傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮滅狀態(tài)，即車(chē)輛到達(dá)紅外傳感器接收范圍內(nèi)時(shí)LED路燈亮，超出范圍后LED路燈滅，整條系統(tǒng)控制線(xiàn)路都是如此，從而提高能源利用率并節(jié)省電能。

1.3.3聲光報(bào)警聲光報(bào)警裝置是蜂鳴器和發(fā)光二極管發(fā)出聲光報(bào)警的基本裝置。當(dāng)系統(tǒng)某支路中LED路燈不亮，此時(shí)判斷為路燈出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中采用以光敏傳感器檢測(cè)的方法來(lái)檢測(cè)LED路燈是否點(diǎn)亮或者滅，從而判別是否有故障。當(dāng)有故障時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警同時(shí)使對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前故障路燈的地址編號(hào)，以便及時(shí)做出調(diào)整。

1.4恒功率驅(qū)動(dòng)的LED電路第一為避免驅(qū)動(dòng)電流超出最大額定值，影響其可靠性；第二要獲得預(yù)期的亮度要求，并保證各個(gè)LED亮度、色度的一致性。對(duì)此采用LED恒流源驅(qū)動(dòng)模塊，保證其節(jié)能運(yùn)行。

本文選擇性?xún)r(jià)比高、性能改進(jìn)的恒流驅(qū)動(dòng)LED照明。由于LED的發(fā)光穩(wěn)定度和效率與它的溫度、不間斷運(yùn)行時(shí)間、自身參數(shù)密切相關(guān)，隨著溫度的升高，它的發(fā)光效率會(huì)下降。如果采用“恒溫”電路保障LED自身性能，致使硬件成本高、穩(wěn)定性下降。本文采用恒流驅(qū)動(dòng)電路(如圖3)，此電路優(yōu)點(diǎn)保持LED輸出的光強(qiáng)度(光功率)為恒定，從而消除了光源的波動(dòng)，提高了能源的利用率。

圖3中由A1、R1、R2、Rf、R4和C1組成I-V變換電路，其輸出電壓與LED的光強(qiáng)輸出成正比，并反饋給運(yùn)算放大器。A2和NPN晶體管構(gòu)成V-I變換器，完成給定信號(hào)UG與UP的差運(yùn)算，其差信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED，從而保持LED輸出的光強(qiáng)保持恒定，從而提高了能源利用率。

1.5參數(shù)設(shè)定與顯示模塊當(dāng)前日期和時(shí)間的修改和設(shè)定；路燈工作模式的設(shè)定；路燈故障的檢測(cè)及對(duì)應(yīng)單元故障的顯示，故障路燈的地址編號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警顯示功能。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序流程為：系統(tǒng)初始化后進(jìn)入路燈默認(rèn)工作模式。系統(tǒng)默認(rèn)的工作模式為檢測(cè)環(huán)境明暗開(kāi)關(guān)模式，根據(jù)環(huán)境光線(xiàn)強(qiáng)度判斷是否開(kāi)啟LED路燈。當(dāng)進(jìn)入設(shè)定模式進(jìn)行設(shè)置時(shí)，設(shè)定的模式包括：輸出功率的設(shè)定、日期與時(shí)間的設(shè)定、工作模式的設(shè)定、對(duì)應(yīng)單元故障的報(bào)警及顯示。設(shè)定完成后等待外界檢測(cè)信號(hào)的輸入，判斷接收為正常開(kāi)關(guān)路燈信號(hào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)信號(hào)、交通狀況信號(hào)，單片機(jī)處理相應(yīng)信號(hào)，然后控制開(kāi)關(guān)路燈，并累計(jì)路燈開(kāi)關(guān)時(shí)間，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示。當(dāng)有故障時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警同時(shí)使對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前故障路燈的地址編號(hào)，以便及時(shí)做出調(diào)整。

3功能測(cè)試

該系統(tǒng)能根據(jù)環(huán)境的明暗變化自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈，當(dāng)白天天亮?xí)r燈滅，當(dāng)環(huán)境漸漸變暗，黑夜降臨時(shí)燈亮。且能根據(jù)交通情況自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的亮滅狀態(tài)，即行人車(chē)輛來(lái)時(shí)燈亮，過(guò)后燈滅，每個(gè)路燈都是如此，這就大大節(jié)省電能。該系統(tǒng)具有時(shí)鐘功能，能設(shè)定顯示開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間，并能控制整條支路或每只路燈按時(shí)開(kāi)燈和關(guān)燈。當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并在LCD上顯示故障燈的地址編號(hào)。

測(cè)試結(jié)果表明，路燈驅(qū)動(dòng)電源輸出功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動(dòng)減小，該功率能在10％～100％范圍內(nèi)設(shè)定并調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)誤差小于2％，實(shí)現(xiàn)了路燈的智能化控制，節(jié)省了電力能源和人力資源。

4結(jié)束語(yǔ)

為解決城市路燈照明系統(tǒng)存在的燈光控制方法和管理手段落后，所用燈具科技含量低等問(wèn)題，本文采用節(jié)能環(huán)保的LED燈作為光源，采用科學(xué)有效的檢測(cè)與控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)顯示、恒流源驅(qū)動(dòng)LED路燈、根據(jù)交通情況開(kāi)關(guān)路燈、故障檢測(cè)與報(bào)警顯示等功能，節(jié)省了能源資源，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，性?xún)r(jià)比較高，具有現(xiàn)實(shí)意義。