基本信息
- 项目名称：
- 家用智能调光照明灯的设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本设计是一种可根据环境光强、红外和温度变化而实现自动开关、调节亮度的LED照明系统。采用单片机STC89C52为系统控制核心，设计了由硅光电池构成的光强传感器，选用热释电模块作为红外无线感应器，采用DS18B20为温度传感器，还利用液晶实现了工作信息显示。
- 详细介绍：
- 本设计LED照明系统，利用单片机STC89C52作为控制核心，实现了根据环境光强、红外辐射、温度条件变化而自动开关、调节亮度等功能，突出了LED节能照明的优势，因而具有较好的实用参考价值。本系统的最大特色是功能集成度高，集测量、控制、显示为一体，包括光强、红外辐射、温度3种传感器。在实际应用中，可以根据不同需要设置相关阈值或突出某一功能。例如，应用在楼道、洗手间照明时主要用到红外辐射传感功能，无人时灯不亮，有人时灯才亮，达到了节约电能的效果；应用在办公室、教室照明时主要用到光强传感器及调光功能，使环境光强稳定在某一设定值，白天灯不亮或较暗，夜晚灯亮，从而提高电能利用率；应用在智能台灯、工件加工台照明时还可以监测工作温度（比如超过80℃时灯灭）；等等。 1）测量与显示功能 能否显示环境光照强度：能，LCD显示环境光强可精确到4 lx； 能否显示环境温度：能，LCD显示环境温度可精确到0.1℃； 2）自动控制功能 光强改变时能否开关灯：能，光强大于2000 lx时自动关灯；光强小于1000 lx时自动关灯（设计阈值分别为2000 lx和1000 lx）； 温度改变时能否关灯：能，温度高于33℃时自动关灯； 温度低于27℃时自动开灯（设计阈值分别为33℃和27℃）； 能否维持环境光强的基本稳定：能，环境光强减弱但不小于1000 lx时，自动提高LED的发光强度；环境光强增强但不超过2000 lx时，自动减弱LED的发光强度； 能否感应红外辐射并开关灯：能，在有人进入LED灯一定距离（最大半径1m处）时，自动开灯，并维持10 s后逐步减弱灯光亮度直至关闭。 测试结果表明，本系统具备随环境光强、温度、红外辐射变化而自动控制开关、调节光强的功能，实测数据与理论设计值符合得比较好。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作为一种固体照明光源，LED具有长寿命、高光效、多光色等特性，可在安全低电压下工作，也可连续开关闪断，能实现0％～100％调光。该设计是基于51单片机的自动测控LED节能照明系统的设计方案。该系统能够对LED灯的发光强度进行调控，当环境光强减弱时自动提高LED的发光强度，当环境光强变强时自动减弱LED灯的发光强度，维持环境光强值的稳定并达到节能的效果。同时，系统使用硅光电池作为光强传感器，选用热释电模块作为红外无线感应器，采用DS18B20为温度传感器3种感应开关控制LED灯的开与关。主要技术指标： 1.LCD显示环境光强可精确到4 lx； 2.LCD显示环境温度可精确到0.1℃； 3.光强大于2000 lx时自动关灯；光强小于1000 lx时自动关灯（设计阈值分别为2000 lx和1000 lx）； 4.温度高于33℃时自动关灯；温度低于27℃时自动开灯（设计阈值分别为33℃和27℃）； 5.环境光强减弱但不小于1000 lx时，自动提高LED的发光强度；环境光强增强但不超过2000 lx时，自动减弱LED的发光强度； 6.在有人进入LED灯一定距离（最大半径1m处）时，自动开灯，并维持10 s后逐步减弱灯光亮度直至关闭。
科学性、先进性
- 该设计的LED照明系统，利用51内核单片机作为控制核心，实现了根据环境光强、红外辐射、温度条件变化而自动开关、调节亮度等功能，突出了LED节能照明的优势，因而具有较好的实用参考价值。 本系统的设计与普通日光灯相比，最大特色是功能集成度高，可靠性高，成本低，集测量、控制、显示为一体，包括使用硅光电池作为光强传感器，选用热释电模块作为红外无线感应器，采用DS18B20为温度传感器3种感应开关控制LED灯的开与关。 系统的软件编程思路是：由单片机内部产生PWM信号控制SN3350驱动芯片的ADJ引脚，通过改变PWM的占空比，实现对ADJ输入任意电压，进而控制LED照明灯的开关及亮度调节。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 普通转让
作品可展示的形式
- 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本设计实现了根据环境光强、红外辐射、温度条件变化而自动开关、调节亮度等功能，突出了LED节能照明的优势，因而具有较好的实用参考价值。本系统的设计包括硅光电池光强传感器，选用热释电模块作为红外无线感应器，采用DS18B20为温度传感器3种感应开关控制LED灯的开与关。在实际应用中，可以根据不同需要设置相关阈值或突出某一功能。例如，应用在楼道、洗手间照明时主要用到红外辐射传感功能，无人时灯不亮，有人时灯才亮，达到了节约电能的效果；应用在办公室、教室照明时主要用到光强传感器及调光功能，使环境光强稳定在某一设定值，白天灯不亮或较暗，夜晚灯亮，从而提高电能利用率；应用在智能台灯、工件加工台照明时还可以监测工作温度（比如超过80℃时灯灭）；等等。基于该作品的使用环境较为宽泛，且生产成本较低，预计在今后的LED节能照明行业中将独占鳌头，同是具体利润也非常可观！
同类课题研究水平概述
- LED作为一种固体照明光源，以其长寿命、环保、低功耗、高光效、多光色、可调光、响应迅速、可连续开关闪断、可在安全低电压下工作等诸多优势，日渐朝着成为新一代照明光源的方向发展，被称为第四代照明光源。LED的应用从最初的指示灯，到近几年的交通信号、大屏幕显示，目前则越来越多的应用到景观照明、道路照明和隧道照明等功能性照明领域。 1、国外技术发展现状 美国在LED照明的产业技术开发上一直处于领先地位，是LED技术的领跑者。拥有LED外延片、芯片和相关设备的知识产权和科研开发的技术优势。计划到2012年替代荧光灯，2020年全面进入市场。 日本在功率型高亮度LED及其外延片、芯片的研制与产业化开发方面处于国际领先水平，日亚化学掌握大量有关白光LED的专利。日亚化学已与美国发光二极管厂商Lumileds达成协议，双方将签订LED相关专利技术的交叉授权合约，涵盖的对象包括两家公司拥有的所有LED相关专利技术。 德国OSRAM公司号称刚刚建立了世界上最先进的芯片生产线，主要用来生产LED。由于OSRAM是世界上第二大灯泡生产厂商，因此用LED制成新型的节能长寿灯是他们的一个新目标。 韩国近几年对高亮度LED的需求增温，EPIPLUS与NeossmiTech等韩国化合物半导体公司竞相扩充外延芯片的产能。台湾通过引进美国和日本的技术，在外延片及芯片生产、器件封装、应用产品开发等方面得到迅速的发展，成为世界上最大的LED生产基地。 2、国内技术发展现状 国内LED照明核心技术水平相对比较低，LED照明的核心技术撑握在外国手里，芯片、衬底材料大多依赖进口，我国的LED照明灯具产业生产主要集中在中下游产业链，利润簿弱。但是我国并不没有放弃对核心技术的研究，自主创新属于自己的产品专利。相信在未来三五年内LED照明灯具产业将不断的提高，真正达到完整的LED产业链。并不没有放弃对核心技术的研究，自主创新属于自己的产品专利。相信在未来三五年内LED照明灯具产业将不断的提高，真正达到完整的LED产业链。
