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基本信息
- 項目名稱：
- 家用智能調(diào)光照明燈的設(shè)計
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本設(shè)計是一種可根據(jù)環(huán)境光強、紅外和溫度變化而實現(xiàn)自動開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度的LED照明系統(tǒng)。采用單片機(jī)STC89C52為系統(tǒng)控制核心，設(shè)計了由硅光電池構(gòu)成的光強傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無線感應(yīng)器，采用DS18B20為溫度傳感器，還利用液晶實現(xiàn)了工作信息顯示。
- 詳細(xì)介紹：
- 本設(shè)計LED照明系統(tǒng)，利用單片機(jī)STC89C52作為控制核心，實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強、紅外輻射、溫度條件變化而自動開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度等功能，突出了LED節(jié)能照明的優(yōu)勢，因而具有較好的實用參考價值。本系統(tǒng)的最大特色是功能集成度高，集測量、控制、顯示為一體，包括光強、紅外輻射、溫度3種傳感器。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同需要設(shè)置相關(guān)閾值或突出某一功能。例如，應(yīng)用在樓道、洗手間照明時主要用到紅外輻射傳感功能，無人時燈不亮，有人時燈才亮，達(dá)到了節(jié)約電能的效果；應(yīng)用在辦公室、教室照明時主要用到光強傳感器及調(diào)光功能，使環(huán)境光強穩(wěn)定在某一設(shè)定值，白天燈不亮或較暗，夜晚燈亮，從而提高電能利用率；應(yīng)用在智能臺燈、工件加工臺照明時還可以監(jiān)測工作溫度（比如超過80℃時燈滅）；等等。 1）測量與顯示功能 能否顯示環(huán)境光照強度：能，LCD顯示環(huán)境光強可精確到4 lx； 能否顯示環(huán)境溫度：能，LCD顯示環(huán)境溫度可精確到0.1℃； 2）自動控制功能 光強改變時能否開關(guān)燈：能，光強大于2000 lx時自動關(guān)燈；光強小于1000 lx時自動關(guān)燈（設(shè)計閾值分別為2000 lx和1000 lx）； 溫度改變時能否關(guān)燈：能，溫度高于33℃時自動關(guān)燈； 溫度低于27℃時自動開燈（設(shè)計閾值分別為33℃和27℃）； 能否維持環(huán)境光強的基本穩(wěn)定：能，環(huán)境光強減弱但不小于1000 lx時，自動提高LED的發(fā)光強度；環(huán)境光強增強但不超過2000 lx時，自動減弱LED的發(fā)光強度； 能否感應(yīng)紅外輻射并開關(guān)燈：能，在有人進(jìn)入LED燈一定距離（最大半徑1m處）時，自動開燈，并維持10 s后逐步減弱燈光亮度直至關(guān)閉。 測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)具備隨環(huán)境光強、溫度、紅外輻射變化而自動控制開關(guān)、調(diào)節(jié)光強的功能，實測數(shù)據(jù)與理論設(shè)計值符合得比較好。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作為一種固體照明光源，LED具有長壽命、高光效、多光色等特性，可在安全低電壓下工作，也可連續(xù)開關(guān)閃斷，能實現(xiàn)0％～100％調(diào)光。該設(shè)計是基于51單片機(jī)的自動測控LED節(jié)能照明系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)能夠?qū)ED燈的發(fā)光強度進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)環(huán)境光強減弱時自動提高LED的發(fā)光強度，當(dāng)環(huán)境光強變強時自動減弱LED燈的發(fā)光強度，維持環(huán)境光強值的穩(wěn)定并達(dá)到節(jié)能的效果。同時，系統(tǒng)使用硅光電池作為光強傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無線感應(yīng)器，采用DS18B20為溫度傳感器3種感應(yīng)開關(guān)控制LED燈的開與關(guān)。主要技術(shù)指標(biāo)： 1.LCD顯示環(huán)境光強可精確到4 lx； 2.LCD顯示環(huán)境溫度可精確到0.1℃； 3.光強大于2000 lx時自動關(guān)燈；光強小于1000 lx時自動關(guān)燈（設(shè)計閾值分別為2000 lx和1000 lx）； 4.溫度高于33℃時自動關(guān)燈；溫度低于27℃時自動開燈（設(shè)計閾值分別為33℃和27℃）； 5.環(huán)境光強減弱但不小于1000 lx時，自動提高LED的發(fā)光強度；環(huán)境光強增強但不超過2000 lx時，自動減弱LED的發(fā)光強度； 6.在有人進(jìn)入LED燈一定距離（最大半徑1m處）時，自動開燈，并維持10 s后逐步減弱燈光亮度直至關(guān)閉。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該設(shè)計的LED照明系統(tǒng)，利用51內(nèi)核單片機(jī)作為控制核心，實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強、紅外輻射、溫度條件變化而自動開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度等功能，突出了LED節(jié)能照明的優(yōu)勢，因而具有較好的實用參考價值。 本系統(tǒng)的設(shè)計與普通日光燈相比，最大特色是功能集成度高，可靠性高，成本低，集測量、控制、顯示為一體，包括使用硅光電池作為光強傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無線感應(yīng)器，采用DS18B20為溫度傳感器3種感應(yīng)開關(guān)控制LED燈的開與關(guān)。 系統(tǒng)的軟件編程思路是：由單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生PWM信號控制SN3350驅(qū)動芯片的ADJ引腳，通過改變PWM的占空比，實現(xiàn)對ADJ輸入任意電壓，進(jìn)而控制LED照明燈的開關(guān)及亮度調(diào)節(jié)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本設(shè)計實現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強、紅外輻射、溫度條件變化而自動開關(guān)、調(diào)節(jié)亮度等功能，突出了LED節(jié)能照明的優(yōu)勢，因而具有較好的實用參考價值。本系統(tǒng)的設(shè)計包括硅光電池光強傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無線感應(yīng)器，采用DS18B20為溫度傳感器3種感應(yīng)開關(guān)控制LED燈的開與關(guān)。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同需要設(shè)置相關(guān)閾值或突出某一功能。例如，應(yīng)用在樓道、洗手間照明時主要用到紅外輻射傳感功能，無人時燈不亮，有人時燈才亮，達(dá)到了節(jié)約電能的效果；應(yīng)用在辦公室、教室照明時主要用到光強傳感器及調(diào)光功能，使環(huán)境光強穩(wěn)定在某一設(shè)定值，白天燈不亮或較暗，夜晚燈亮，從而提高電能利用率；應(yīng)用在智能臺燈、工件加工臺照明時還可以監(jiān)測工作溫度（比如超過80℃時燈滅）；等等。基于該作品的使用環(huán)境較為寬泛，且生產(chǎn)成本較低，預(yù)計在今后的LED節(jié)能照明行業(yè)中將獨占鰲頭，同是具體利潤也非常可觀！
同類課題研究水平概述
- LED作為一種固體照明光源，以其長壽命、環(huán)保、低功耗、高光效、多光色、可調(diào)光、響應(yīng)迅速、可連續(xù)開關(guān)閃斷、可在安全低電壓下工作等諸多優(yōu)勢，日漸朝著成為新一代照明光源的方向發(fā)展，被稱為第四代照明光源。LED的應(yīng)用從最初的指示燈，到近幾年的交通信號、大屏幕顯示，目前則越來越多的應(yīng)用到景觀照明、道路照明和隧道照明等功能性照明領(lǐng)域。 1、國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 美國在LED照明的產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)上一直處于領(lǐng)先地位，是LED技術(shù)的領(lǐng)跑者。擁有LED外延片、芯片和相關(guān)設(shè)備的知識產(chǎn)權(quán)和科研開發(fā)的技術(shù)優(yōu)勢。計劃到2012年替代熒光燈，2020年全面進(jìn)入市場。 日本在功率型高亮度LED及其外延片、芯片的研制與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面處于國際領(lǐng)先水平，日亞化學(xué)掌握大量有關(guān)白光LED的專利。日亞化學(xué)已與美國發(fā)光二極管廠商Lumileds達(dá)成協(xié)議，雙方將簽訂LED相關(guān)專利技術(shù)的交叉授權(quán)合約，涵蓋的對象包括兩家公司擁有的所有LED相關(guān)專利技術(shù)。 德國OSRAM公司號稱剛剛建立了世界上最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線，主要用來生產(chǎn)LED。由于OSRAM是世界上第二大燈泡生產(chǎn)廠商，因此用LED制成新型的節(jié)能長壽燈是他們的一個新目標(biāo)。 韓國近幾年對高亮度LED的需求增溫，EPIPLUS與NeossmiTech等韓國化合物半導(dǎo)體公司競相擴(kuò)充外延芯片的產(chǎn)能。臺灣通過引進(jìn)美國和日本的技術(shù)，在外延片及芯片生產(chǎn)、器件封裝、應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)等方面得到迅速的發(fā)展，成為世界上最大的LED生產(chǎn)基地。 2、國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)LED照明核心技術(shù)水平相對比較低，LED照明的核心技術(shù)撐握在外國手里，芯片、襯底材料大多依賴進(jìn)口，我國的LED照明燈具產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)主要集中在中下游產(chǎn)業(yè)鏈，利潤簿弱。但是我國并不沒有放棄對核心技術(shù)的研究，自主創(chuàng)新屬于自己的產(chǎn)品專利。相信在未來三五年內(nèi)LED照明燈具產(chǎn)業(yè)將不斷的提高，真正達(dá)到完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈。并不沒有放棄對核心技術(shù)的研究，自主創(chuàng)新屬于自己的產(chǎn)品專利。相信在未來三五年內(nèi)LED照明燈具產(chǎn)業(yè)將不斷的提高，真正達(dá)到完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈。
