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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 家用智能調(diào)光照明燈的設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)是一種可根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)、紅外和溫度變化而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)了由硅光電池構(gòu)成的光強(qiáng)傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無(wú)線感應(yīng)器，采用DS18B20為溫度傳感器，還利用液晶實(shí)現(xiàn)了工作信息顯示。
- 詳細(xì)介紹：
- 本設(shè)計(jì)LED照明系統(tǒng)，利用單片機(jī)STC89C52作為控制核心，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)、紅外輻射、溫度條件變化而自動(dòng)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(shì)，因而具有較好的實(shí)用參考價(jià)值。本系統(tǒng)的最大特色是功能集成度高，集測(cè)量、控制、顯示為一體，包括光強(qiáng)、紅外輻射、溫度3種傳感器。在實(shí)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(shí)主要用到紅外輻射傳感功能，無(wú)人時(shí)燈不亮，有人時(shí)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(shí)主要用到光強(qiáng)傳感器及調(diào)光功能，使環(huán)境光強(qiáng)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(tái)燈、工件加工臺(tái)照明時(shí)還可以監(jiān)測(cè)工作溫度（比如超過80℃時(shí)燈滅）；等等。 1）測(cè)量與顯示功能 能否顯示環(huán)境光照強(qiáng)度：能，LCD顯示環(huán)境光強(qiáng)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(dòng)控制功能 光強(qiáng)改變時(shí)能否開關(guān)燈：能，光強(qiáng)大于2000 lx時(shí)自動(dòng)關(guān)燈；光強(qiáng)小于1000 lx時(shí)自動(dòng)關(guān)燈（設(shè)計(jì)閾值分別為2000 lx和1000 lx）； 溫度改變時(shí)能否關(guān)燈：能，溫度高于33℃時(shí)自動(dòng)關(guān)燈； 溫度低于27℃時(shí)自動(dòng)開燈（設(shè)計(jì)閾值分別為33℃和27℃）； 能否維持環(huán)境光強(qiáng)的基本穩(wěn)定：能，環(huán)境光強(qiáng)減弱但不小于1000 lx時(shí)，自動(dòng)提高LED的發(fā)光強(qiáng)度；環(huán)境光強(qiáng)增強(qiáng)但不超過2000 lx時(shí)，自動(dòng)減弱LED的發(fā)光強(qiáng)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(shí)，自動(dòng)開燈，并維持10 s后逐步減弱燈光亮度直至關(guān)閉。 測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)具備隨環(huán)境光強(qiáng)、溫度、紅外輻射變化而自動(dòng)控制開關(guān)、調(diào)節(jié)光強(qiáng)的功能，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論設(shè)計(jì)值符合得比較好。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)0％～100％調(diào)光。該設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)的自動(dòng)測(cè)控LED節(jié)能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)能夠?qū)ED燈的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)減弱時(shí)自動(dòng)提高LED的發(fā)光強(qiáng)度，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)變強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減弱LED燈的發(fā)光強(qiáng)度，維持環(huán)境光強(qiáng)值的穩(wěn)定并達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)，系統(tǒng)使用硅光電池作為光強(qiáng)傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無(wú)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(qiáng)可精確到4 lx； 2.LCD顯示環(huán)境溫度可精確到0.1℃； 3.光強(qiáng)大于2000 lx時(shí)自動(dòng)關(guān)燈；光強(qiáng)小于1000 lx時(shí)自動(dòng)關(guān)燈（設(shè)計(jì)閾值分別為2000 lx和1000 lx）； 4.溫度高于33℃時(shí)自動(dòng)關(guān)燈；溫度低于27℃時(shí)自動(dòng)開燈（設(shè)計(jì)閾值分別為33℃和27℃）； 5.環(huán)境光強(qiáng)減弱但不小于1000 lx時(shí)，自動(dòng)提高LED的發(fā)光強(qiáng)度；環(huán)境光強(qiáng)增強(qiáng)但不超過2000 lx時(shí)，自動(dòng)減弱LED的發(fā)光強(qiáng)度； 6.在有人進(jìn)入LED燈一定距離（最大半徑1m處）時(shí)，自動(dòng)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(jì)的LED照明系統(tǒng)，利用51內(nèi)核單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)、紅外輻射、溫度條件變化而自動(dòng)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(shì)，因而具有較好的實(shí)用參考價(jià)值。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(cè)量、控制、顯示為一體，包括使用硅光電池作為光強(qiáng)傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無(wú)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(hào)控制SN3350驅(qū)動(dòng)芯片的ADJ引腳，通過改變PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)、紅外輻射、溫度條件變化而自動(dòng)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(shì)，因而具有較好的實(shí)用參考價(jià)值。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硅光電池光強(qiáng)傳感器，選用熱釋電模塊作為紅外無(wú)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(shí)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(shí)主要用到紅外輻射傳感功能，無(wú)人時(shí)燈不亮，有人時(shí)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(shí)主要用到光強(qiáng)傳感器及調(diào)光功能，使環(huán)境光強(qiáng)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(tái)燈、工件加工臺(tái)照明時(shí)還可以監(jiān)測(cè)工作溫度（比如超過80℃時(shí)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(jì)在今后的LED節(jié)能照明行業(yè)中將獨(dú)占鰲頭，同是具體利潤(rùn)也非?？捎^！
同類課題研究水平概述
- LED作為一種固體照明光源，以其長(zhǎng)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(shì)，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(hào)、大屏幕顯示，目前則越來(lái)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(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 美國(guó)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(shí)產(chǎn)權(quán)和科研開發(fā)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。計(jì)劃到2012年替代熒光燈，2020年全面進(jìn)入市場(chǎng)。 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(guó)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(guó)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(duì)象包括兩家公司擁有的所有LED相關(guān)專利技術(shù)。 德國(guó)OSRAM公司號(hào)稱剛剛建立了世界上最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線，主要用來(lái)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(zhǎng)壽燈是他們的一個(gè)新目標(biāo)。 韓國(guó)近幾年對(duì)高亮度LED的需求增溫，EPIPLUS與NeossmiTech等韓國(guó)化合物半導(dǎo)體公司競(jìng)相擴(kuò)充外延芯片的產(chǎn)能。臺(tái)灣通過引進(jìn)美國(guó)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(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)LED照明核心技術(shù)水平相對(duì)比較低，LED照明的核心技術(shù)撐握在外國(guó)手里，芯片、襯底材料大多依賴進(jìn)口，我國(guó)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(rùn)簿弱。但是我國(guó)并不沒有放棄對(duì)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(lái)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(duì)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(lái)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。
