LED照明调光装置设计与实现

随着发光二极管技术的发展，LED 照明由于其长寿命，低功耗及色彩可控等方面的优势，使其在景观照明、牌匾照明以及大屏幕显示器等方面显示出越来越广泛的应用前景和发展潜力，本文介绍一种LED 照明驱动装置，能够方便地控制LED 的光强和色彩，可通过编程对多个LED 图案进行控制，并且本系统可通过串行口与计算机进行通信，显示上位机所传送的信息。

1 LED 调光原理

目前实现LED 照明有三种主流技术路线， (1)基于三基色原理，利用红、绿、蓝三基色LED 合成白光，(2) 利用紫外LED 激发三基色荧光粉，由荧光粉发出的合成白光，(3) 采用蓝光LED 激发黄光荧光粉实现二元混色白光。相比之下，采用三基色LED 混合白光，不仅可实现理想的白光光谱，而且光源颜色可调，使其不但可适应对白光的颜色要求比较高的照明场合，并且可通过一定的自动控制驱动电路可适应于各种颜色及亮度不断变化且要求精度较高的场合。其实现原理如图1:

图1 三基色实现合成彩色光原理图

通过控制电路对三基色发光LED 的亮度进行调节，其通过透镜后的合成光的颜色和亮度均将可调。

2 调光装置总体方案

如图2 中，87LPC762 单片机传送数据到三路D /A 转换器，将数字量转换为模拟量，经功率放大电路分别控制红、绿、蓝三色LED 发光的强度，从而控制LED 发光的颜色以及亮度， 对于多个LED采用动态扫描的方式，由单片机控制两个输出端子以CLK 为基准输出串行信号，经串并转换器件控制处于开关工作的三极管分别对三基色LED 进行点亮，完成对图形图案的控制。最后，此系统即可完成调光所需的各项功能。串行通讯接口采用RS232标准总线与计算机连接，可将计算机中需要显示的图案或文字传送到本系统并显示出来。

图2 调光装置总体方案框图

3 光颜色调整的实现

图3 中AD558 是D /A 转换芯片，能将数字量转换为模拟量。单片机通过P0 口与AD558 的DB0 -DB7 连接，进行并行数据传输，以此控制AD558 输出电压的高低，输出电压通过功率放大控制LED 单色发光的强度。由于AD558 是8 位的D /A 转换芯片，因此通过三路D /A 分别控制三基色时，其可将三基色中的红、绿、蓝分别分为28 = 256 份输出，若将三基色任意组合即可最大形成2563 = 16777216 颜色和亮度的组合分辨率，通过软件数据的设定可根据实际需要设置最大限度内任意所需要的分辨率值。

图3 光颜色调整模拟量输出原理图

4 多点LED 分别点亮扫描的实现

由单片机P1 口三个管脚分别输出信号，74LS164 将串行信号变为并行信号，其输出端Q0—Q7 分别与红绿蓝三基色LED 公共端连接，在时钟CLK1 的控制下可依次输出高电平。此电路为串行数据控制并行口，因此可任意扩展。

图4 多点LED 分别点亮扫描实现原理图

5 调光装置与计算机系统的通信

如图5 所示，调光装置和计算机系统之间采用RS - 232 串行通信标准，其规定了发送端驱动器与接收端接收器的电平关系、负载要求、信号速率与连接要求等，MAX232 主要用来完成TTL 电平和RS- 232 之间电平的转换。

图5 调光装置与计算机系统的通信接口图

6 结论

设计并制作了一套LED 调光装置，采用单片机通过三路D \ A 转换输出分别控制LED 红、绿、蓝三基色输出，实现对半导体照明色彩和亮度宽范围、高精度的调节，同时通过串并转换扫描方式使一套系统可对多个LED 分别控制，实现其在高精度控光和控色的基础上可组成任意的静、动态图案或画面。

通过对实际制作实验模型128 × 64LED 组成的矩阵进行图案和色彩、亮度进行8 小时测试，表明LED中心光强稳定在280 lx ( lx: 勒克斯) ，随着LED 温度的升高中心光强衰减低于3% ，达到了预期的控制要求水平。