背景
“節能技術呼聲高漲的今天,LED照明將成為照明技術的發展主流已成為共識”。科學技術的發展,LED的光效逐年提高,LED即發光二極管,具有壽命長、節能、安全、綠色環保、色彩豐富等顯著優點將會取代傳統光源,從而引發人類照明史上的第四次革命,極大地改善人類的生存環境,緩解全球日益嚴峻的能源危機。 用于情景照明的LED驅動線路設計:適應于形勢、時代的要求,首先考慮的是高效率,驅動的高效率才能充分體現和發揮LED節能高效的優勢,其次驅動線路實現以人為本,按需調亮,在不影響正常照明照度的同時,極大限度地節約能源,保護照明燈具。調光節能,隨心所欲極大限度地按需控制能源,在照度和節電率間獲得最佳平衡。
用于情景照明的LED驅動線路還有一個重要的功能就是它可以按照人們的意愿調節LED燈光的色調、色彩,從而可實現單個光源能輕易創造變化的照明情景,今天,燈具已是從單純“提供照明”的光源演變為“創造生活情趣”的角色。 LED燈情景照明,不但可以滿足節電照明的需要,而且情景照明燈光可變化的色彩使人產生各種不同感覺,對彩色可隨心所欲,通過改變燈光的顏色、對比度和亮度等,滿足我們需要的情景,也在色彩的變化間切換出不同的季節風情以及不同的情景場面氛圍;并可陶冶人們的情操,不同的顏色使人產生不同的情緒,從而引起人的心境發生不同變化。燈光是一種能夠為人們敏銳地感覺到的因素,它既能形成寧靜舒適的氣氛,又能烘托歡樂、熱烈的場面;能產生莊重肅穆的效果,也能制造豪華富麗的氣氛,巧妙運用燈光色彩可讓人們心情放飛。 夏天天氣比較炎熱,如果家里的燈光屬于暖色調的,無疑給人感覺更加熱,從而是人的內心煩躁不安,容易引起發脾氣等,而冬天正好相反,由于天氣嚴寒,而家里的燈具屬于冷色調的,就會使空間顯得更加的冷清,也會影響人的情緒的,LED情景照明可滿足人們能隨時隨心調節燈光色溫、色調的需要,創造出一個使人們更舒適的照明環境。 情景照明的LED驅動線路的負載是由白光LED和三基色LED組合而成,通過驅動線路對不同色彩LED輸出的調整,來彌補白光LED其顯色性指數(CRI)偏低的問題,使LED照明在白光應用中保持很高的顯色指數(CRI),滿足人們對高質量燈光照明的需求。
設計思路
情景照明的LED驅動線路工作于交流220V市電,主電路采用離線式反激降壓拓撲結構,隔離的輸出方式有利于提高照明燈具的使用及操作安全性,燈光照明設計要求絕對的安全可靠。由于照明來自市電電源,必須采取嚴格的防觸電、防短路等安全措施,以避免意外事故的發生,情景照明的LED驅動線路主要應用室內照明燈具如:吊頂燈、吸頂燈、筒燈等。
情景照明的LED驅動線路設計以白光LED驅動為主,以彩色LED驅動為輔,驅動輸出白光LED功率為10W,10W白光LED輸出光通量相當60W的白熾燈,照明效果可達到100W白熾燈(LED不含紅外線以及有較高光源利用率),可滿足室內照明對照度的一般要求;驅動輸出三基色LED功率為3×4W,能滿足對彩色景照明的一般要求。三基色可以組合千變萬化,種類繁多的絢麗色彩,為使操作的方便性,本情景照明的LED驅動線路設置兩個主電位器和一個情景模式選擇輕觸按鍵開關,以及三個輔助電位器,兩個主電位器分別用于主白光LED亮度調節和單色、混合彩色LED亮度的調節,情景模式選擇輕觸按鍵開關用于切換下面介紹的情景模式,三個輔助電位器用于微調混合色色調或者個人偏好的色調。
情景照明的LED驅動線路可實現于下列九種燈光情景模式:
1、主白光LED點亮,亮度可連續調節,是默認情景模式,按需調光,在照度和節電率間獲得平衡;
2、白光LED混合紅色LED,白光亮度和紅色亮度可分別調節,滿足偏紅色燈光情景照明的要求;
3、白光LED混合黃色(綠+紅)LED,白光亮度和黃色亮度可分別調節,混色中綠、紅可分別進行微調,能實現黃色中偏紅-偏綠之間的任意色調,滿足偏黃色燈光情景照明的要求;
4、白光LED混合藍色LED,白光亮度和藍色亮度可分別調節,滿足偏藍色燈光情景照明的要求;
5、白光LED混合綠色LED,白光亮度和綠色亮度可分別調節,滿足偏綠色燈光情景照明的要求;
6、白光LED混合青色(綠+藍)LED,白光亮度和青色亮度可分別調節,混色中綠、藍可分別進行微調,能實現青色中偏紅-偏藍之間的任意色調,滿足偏青色燈光情景照明的要求;
7、白光LED混合紫色(藍+紅)LED,白光亮度和紫色亮度可分別調節,混色中藍、紅可分別進行微調,能實現紫色中偏紅-偏藍之間的任意色調,滿足偏紫色燈光情景照明的要求;
8、白光LED混合色三基色(藍+紅+綠)LED,白光LED亮度和三基色LED混合亮度可分別調節,達到燈具最大亮度并滿足個性情景照明的需要(三基色LED亮度可分別微調節);
9、白光LED混合復合彩色LED,用于實現白光的高顯色性指數,滿足高質量照明對顯色性的要求,亮度可連續調節。
對燈光亮度、色彩、色飽和度可隨心所欲的調整,滿足我心境、情景對照明的要求,我的燈光我做主。
下面是一些燈光明暗、色彩對人感性的影響的資料供參考:
1、 在白色燈光中混入少量的紅,就成為淡淡的粉色,鮮嫩而充滿誘惑。
2、 在白色燈光中混入少量的黃,則成為一種乳黃色,給人一種香膩的印象。
3、 在白色燈光中混入少量的藍,給人感覺清冷、潔凈。
4、 在白色燈光中混入少量的橙,有一種干燥的氣氛。
5、 在白色燈光中混入少量的綠,給人一種稚嫩、柔和的感覺。
6、 在白色燈光中混入少量的紫,可誘導人聯想到淡淡的芳香。

我們來了解一下燈光明、暗的表達方法及燈光色彩與感情的關系。
燈光明、暗的表達方法如下表:
明亮度高爽朗白純潔、清高
中莊嚴灰莊重、抑郁
低陰郁黑陰郁、不安、莊嚴
色度高新鮮活潑大紅熱烈、激烈、熱性
中舒適溫暖粉紅可愛、溫存
低雅致老練茶色莊重
燈光色彩與感性的關系如下表:
暖色溫暖紅色激情、發怒、歡喜、精神、興奮
熱情橘紅高興、歡慶、活潑、健康
活躍黃色快活、明朗、愉快、活躍
中間色中庸綠色安閑、舒適、平靜、生機勃勃
平靜紫色嚴肅、優雅、神秘、平安
平凡粉紫溫存
冷色冷淡墨綠安息、涼爽、憂郁
消極藍色莊重、寂寞、深沉、沉靜
沉靜深紫神秘、崇高、孤獨
燈光色彩是居室氛圍營造的重要元素,也同時影響著主人的居住心情。冷光比較明亮潔凈,一般用在衛生間、廚房,和辦公環境中,主要是為了人們生活方便;暖光制造環境效果的功能較強,帶著陽光的色調,顯得溫馨自然,看上去不刺眼,在餐廳中使用,使得菜的成色好,能刺激食欲,如果運用在臥室里,則突出安定寧靜,可以促進睡眠。 色彩對人的心理和生理有很大的影響,一般來講,藍色可減緩心律、調節平衡,消除緊張情緒;米色、淺藍、淺灰有利于安靜休息和睡眠,易消除疲勞;紅橙、黃色能使人興奮,振奮精神;白色可使高血壓患者血壓降低,心平氣和;紅色則使人血壓升高,呼吸加快。 一盞燈光,一份心情, 有了光,人類的智慧才得以開啟。但人類對大自然恩賜的自然光似乎并不滿足,開始了燈的制造,是為在黑夜享受美妙的自然,更是對人類智慧的不懈追求。如今,燈的種類與色彩已是千變萬化了,有人說這是個性化社會的必然產物,也有人說,不同的燈,帶來不一樣的心情,既然如此,為何不尋找一份智慧的好心情呢?
情景照明LED驅動線路的原理框圖:

詳細設計解析
電路原理主要包括以下三部分:
1、10*1W白光LED驅動;
2、3*4*1W彩色LED驅動;
3、情景選擇控制及指示電路。

情景照明LED驅動線路設計,主電路選用PI公司TinySwitch-III系列的一個器件TNY279P,電路結構相對簡單,并有較高電源效率,在滿功率輸出時,PI軟件估計電源效率為82%,電路采用反激式轉換器模式,隔離輸出,保證了使用操作的安全性,驅動電路為白光LED負載提供穩定電流輸出并為彩燈驅動提供一穩定電壓電源,電路總輸出功率為24W(白光10W+彩色3*4W)。 主電源采用PI電源芯片TinySwitch-III系列,電路結構及變壓器設計采用PI公司電源設計軟件,設計結果如下:
設計結果 - PIDesign1.uds設計通過 (優化已完成)
設計報告

電路圖分步驟詳解:
簡述一下情景照明LED驅動線路主電源電路的設計思路,電路如上圖。主電源電路輸出分為兩路:
一路輸出為VC1,用于白光LED驅動,電阻R12、R13為白光LED電流檢測電阻,電位器W1是亮度調節電位器,可調節預置一定的電壓,運放U4a用于比較電位器W1電壓和電阻R12、R13的電壓,其輸出通過光耦反饋來調節輸出電流的大小,亦即調節白光LED的亮度。DW1用于電路輸出電壓控制,防止LED負載或電位器為W1開路而使驅動電路輸出高電壓,Q1和U4B是用于跟蹤電位器W1電壓變化而相應輸出電壓變化的可控的電路,其輸出電壓用于控制彩色LED的功率輸出,目的是提高LED燈具出光顯色性指數,補償單白光LED顯色性指數偏低的缺陷;
另一路電路輸出為VC2,用于驅動彩色LED,穩壓的5V電源電壓用于為數字控制集成電路提供電源電壓。

彩燈驅動電路采用SN3350,應用其推薦典型電路,增加C30,減小輸出電流紋波,提高發光穩定度。亮度控制采用直流電壓調整方式,電路相對簡單,無噪聲,出光無閃爍。

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