LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。LED發(fā)光器件是冷光源，光效高，工作電壓低，而且能耗低，同樣亮度下，LED能耗為白熾燈的10%，熒光燈的50%。LED壽命可達(dá)10萬小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。用LED替代白熾燈或熒光燈，環(huán)保無污染。使用安全可靠，便于維護(hù)。我國照明用電占總發(fā)電量的12%。目前，公共建筑的照明燈具控制大多采用手動(dòng)開關(guān)，經(jīng)常出現(xiàn)沒有及時(shí)開關(guān)的現(xiàn)象，從而造成大量的能源浪費(fèi)和使用上的不便。另外，不必要的使用，也會(huì)縮短燈具的使用壽命。本文闡述了一套LED智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，可以根據(jù)工作環(huán)境中是否有人員和環(huán)境補(bǔ)光亮度等來自動(dòng)控制照明的開關(guān)和亮度。采用本系統(tǒng)具有提高用電效率，節(jié)約電能和緩解了用電高峰的電力供應(yīng)壓力雙重作用。

系統(tǒng)主控模塊功能

　　這套節(jié)能照明控制系統(tǒng)是在大慶石油學(xué)院現(xiàn)代教育中心中控室安裝試運(yùn)行的。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GBJl33-90)，我們控制室內(nèi)亮度在2001x左右。

　　本控制器設(shè)置了3套傳感系統(tǒng)和嚴(yán)密的軟件控制，其工作方法是：

　　首先通過被動(dòng)熱釋電紅外探測器和環(huán)境噪聲探測是否有人，并探測環(huán)境亮度。如果沒人，所有LED燈均不開。如果有人，分成二種情況：

　　·若需要照明的環(huán)境的照度X>200 lx時(shí)，LED照明燈具處于關(guān)閉狀態(tài);

　　·若需要照明的環(huán)境的照度x<200 lx時(shí)，LED照明燈具處于開啟狀態(tài)，并且隨著環(huán)境照度調(diào)節(jié)LED燈具的照度，LED燈具釋放到室內(nèi)的平均照度為E=200-x。

　　硬件飼服控制系統(tǒng)

　　針對以上情況，本系統(tǒng)以MCS一51單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集采集、處理、控制為一身的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其框圖見圖1。

　　它主要由三部分組成：傳感器單元，控制器單元，LED驅(qū)動(dòng)電路和照明系統(tǒng)。

　　傳感器單元

　　被動(dòng)式熱釋電紅外探測器

　　被動(dòng)紅外探測器有三個(gè)關(guān)鍵性的元件：

　　菲涅爾濾光晶片，它通過截止波長8～12μm的菲涅爾濾光晶片，起帶通濾波器的作用，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。

　　菲涅爾透鏡，作用有兩個(gè)：一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射在PIR(熱釋電紅外傳感器)上，第二個(gè)作用是探測警戒區(qū)內(nèi)紅外線能量的變化，并由系統(tǒng)內(nèi)固化軟件對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算加工，由控制系統(tǒng)內(nèi)的控制軟件通過控制邏輯來決定是否發(fā)出開燈信號。

　　熱釋電紅外傳感器(PIR)將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號，即熱電轉(zhuǎn)換。

　　因此在被動(dòng)紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異，信號被采集到伺服系統(tǒng)以后，由軟件對該新采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)內(nèi)存中已經(jīng)存在的前期探測數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)比較，以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入警戒區(qū)，還是只是環(huán)境波動(dòng)，甚至是元件自身內(nèi)部噪聲的影響，以免發(fā)生誤判斷。因此，紅外探測傳感部分軟硬件主要是通過探測環(huán)境紅外線變化來判斷是否有人進(jìn)入需要照明的警戒區(qū)。 匹配低噪放大器的作用是當(dāng)探測器上的環(huán)境溫度上升，尤其是接近人體正常體溫(37℃)時(shí)，傳感器的靈敏度下降，經(jīng)由它對放大器的增益進(jìn)行補(bǔ)償，增加其靈敏度。

　　另外由于距離等衰減因素的存在，溫度傳感器和內(nèi)部軟件的初始數(shù)據(jù)并不需要定在37℃這個(gè)點(diǎn)上，而是要綜合環(huán)境因素，元件靈敏度最近線性能區(qū)段來定初始值。一般都會(huì)低于人體溫度，這恰好也是元件比較靈敏且元件比較接近最近線性的區(qū)段。

　　若在建筑公共區(qū)間使用該系統(tǒng)還要考慮隨著季節(jié)變化而采用不同的初始值，并對控制軟件增加相應(yīng)的控制模塊，主要是因?yàn)榻ㄖ?nèi)公共區(qū)間的溫度變化要比室內(nèi)溫度變化范圍要大一些，情況也復(fù)雜一些。

環(huán)境噪聲探測

　　主要是通過探測環(huán)境中人類日?；顒?dòng)所產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行探測，并與紅外線部分的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行或運(yùn)算，以補(bǔ)償在環(huán)境溫度非常接近人體時(shí)紅外探測不敏感而無法判定是否有人進(jìn)入需要照明的區(qū)域。

　　可見光探測器

　　通過對光電管、光敏電阻等光電探測器的各種性能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)光敏電阻的光譜響應(yīng)峰值比較接近人視覺敏感區(qū)的波長。其次是當(dāng)光照強(qiáng)度減弱時(shí)，它的響應(yīng)時(shí)間相對增加，裝置在光照強(qiáng)度變化時(shí)，輸出狀態(tài)保持相對穩(wěn)定。考慮到光敏電阻對溫度變化較為敏感，偏置電路中的電阻可以采用與探測元件溫變系數(shù)相近的光敏電阻，以防止工作點(diǎn)漂移。 另外在內(nèi)部的軟件設(shè)計(jì)上主要取接近人眼最敏感的感應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)間，這樣一是減少控制系統(tǒng)的誤判幾率，另外也使得程序的數(shù)據(jù)區(qū)空間縮小到最小，為以后軟件的再升級留出空間，為硬件系統(tǒng)的充分利用打下基礎(chǔ)，并對系統(tǒng)的總體硬件成本控制起到重要作用。

　　控制單元

　　我們采用單片機(jī)作為照明系統(tǒng)的核心，單片機(jī)的品種規(guī)格很多，選取的原則是盡量使系統(tǒng)簡單、性能可靠、成本低。我們選用Intel的8051單片機(jī)，其內(nèi)含128字節(jié)的RAM，32條I/o線、2個(gè)8位常數(shù)可自動(dòng)重裝的8位定時(shí)器/記數(shù)器。單片機(jī)輸出脈沖經(jīng)隔離、功率放大后可直接接至可控硅控制極，控制可控硅。為降低來自電網(wǎng)的干擾，由單片機(jī)I/o線產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，必須經(jīng)隔離后送至可控硅的控制電路中?？煽毓?SCR)調(diào)光器，多用于可控整流、逆變、調(diào)壓電路，很容易進(jìn)行電流的調(diào)光，通過電壓限制的調(diào)整，能進(jìn)一步延長燈的壽命。