【摘要】目前市场上存在的成品高精度LED亮度自动控制器的种类很少，亮度调节的实时、自动性不太理想。为了细化亮度控制功能，采用嵌入式系统实现了目标检测、亮度检测与亮度调节的结合，提高了实用性，使其自动化。
引言
随着低碳经济的全面推动，绿色照明受到了全球的高度重视。在上游芯片价格下降和发光效率提升的背景下，作为绿色照明代表的LED半导体照明在照明领域的发展吸引了投资者和消费者的高度关注，其发展趋势不可抵挡。据专业调研机构Digitimes Reasearch指出，尽管LED照明产值仍较小，其整体照明市场产值在2010年为3.2%左右，但2011年的渗透有望达到10%，2013年全球LED照明产值渗透率将一步提升至两成。而根据飞利浦的预测，2015年，LED照明市场将约占全球照明市场的一半，到2020年，将会高达75%[1]。
目前，LED已经被用于各种室内及室外装饰照明应用，而且开始着眼于手电、花园灯和街灯等通用照明应用。这些用途为LED照明正在家庭与企业照明领域开辟市场。LED通用照明的未来是发光效率超过100lm/w的高通量LED的开发，使得LED不需要逆变器就能利用交流电工作，从而推动LED更加接近主流的通用照明市场。因而亮度控制是LED照明革命中的重要技术[2]。
目前LED的亮度控制器发展的主要趋势包括针对LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路、LED智能控制功能、LED控制电路设计标准模块化等。市面上已有相关的智能LED照明控制产品出现，如深圳市金普瑞光电技术有限公司推出具有8级亮度可调的LED控制器[3]，启东市旺华石化电子电器有限公司生产的JGL智能CPU控制编程器能根据用户提供的照明区域所处的经度和纬度制出开灯和关灯的准确时间，其一年四季的开关灯时差由程序总动调整[4]，等等。可以看出，绝大多数智能控制器的调整级别较为有限。本文提出将传感器与控制器相结合，借由传感器测得的光信号与人员信号来实时调整LED的亮度，可以大大提高LED的亮度级别，减小人工干预。该调节器技术先进，成本可控制，能起到节能减排、方便管理的效果，具有一定的研究价值。
1.系统整体设计
本文旨在设计一种自动调节装置用于LED亮度的调整。该装置能自动判断LED灯的亮灭，并通过光电传感器将当前室内的亮度信息转换为电量，结合当前空间内的人员信息来控制LED的驱动电流从而达到亮度自动调整的目的。系统由四个主要模块组成：亮度检测模块、红外模块、亮度调节与显示模块及人机交互模块。2.LED自动亮度控制器硬件设计
LED自动亮度控制器以嵌入式技术为基础，由单片机、亮度传感器、红外检测器、LED灯柱、LCD、键盘、电源等部分组成。其中以单片机为核心，连接传感器及LED等，达到自动调节亮度的目的。
本系统采用的单片机为STC90C516RD+，是由宏晶科技推出一种超低功耗、超高性能CMOS8位微控制器，具有64K在系统可编程Flash存储器，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC90C516RD+具有以下标准功能：64k字节Flash，1028字节RAM，（35/39）位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。其功能强大，价格低廉，满足设计要求。
在控制器系统中，采用了新型单片测光芯片BH1750，较好地解决了传统测光系统的弊端。BH1750是半导体制造商ROHM为适应以移动电话手机为首的便携式机器和液晶电视等的要求而开发出的具有优良光谱灵敏度特性、16bit串行输出的单片数字照度传感器。BH1750是一个内置16位模数转换器的传感器，可直接输出数字信号，不需要在做其他复杂的运算。BH1750可以探测的光强度范围为1lx-65535lx，且内置3种工作模式可供选择，具有很高的灵敏度。
人员检测模块由菲涅耳透镜、热释电红外传感器（PIR）、控制电路及驱动电路等组成。红外热释电探测模块不需要配置红外线发射源，能直接接受人体辐射的微量红外线，将其转变为相应的电信号输出。通过在传感器前加装配套的菲涅耳透镜来提高PIR传感器感受红外线的灵敏度。热释电红外探测模块采用热释电专用控制集成电路来处理，这里采用BISS0001型集成电路。
3.LED亮度调节器软件设计
系统上电以后，单片机对系统进行初始化操作。初始化完成之后，单片机启动光电传感器进行周围环境的光照度检测，并将测量的数据发送给单片机处理，接受到的数据在单片机内部与预设的值进行比较，比较的结果对LED灯进行控制。与此同时，检测到的光照度数据和对LED的控制数据都送达LCD显示器显示，且用户可以根据键盘上提供的选项达成对系统的控制，以实现人机交互功能。
系统主要子模块有：亮度检测模块、红外感应模块、亮度调节模块及交互模块等。
3.1 亮度检测
3.2 亮度调节
LED亮度控制方法可分为模拟调光和PWM调光两种。模拟调光通过改变LED电流来调整亮度，缺点在于LED会随着正向电流改变而产生色偏现象。PWM调光通过开启和关闭LED来改变正向电流导通时间以达到亮度调整效果，既能降低亮度，又能精确再现真实色彩。软件模块设计关键问题在于在现场亮度与LED提供的灰阶之间建立联系。
4.实验设计
为研究LED自动亮度调节器的特性，分别设计了以下实验：LED亮度调节功能检测、红外感应功能检测、人机交互环节测试。实验发现，LED的5级亮度随光亮度变化调整准确且快捷，红外感应功能准确度达96%，人机交互功能方便简介，系统可实现性强。
5.结束语
介绍了一种LED亮度调节器，完成了该系统的硬件与软件的设计。该系统将亮度检测、人员检测与PWM亮度控制结合在一起，提高了LED亮度控制的自动性，使该系统具有很好的应用价值，为分区域自动点亮系统提供了基础。
参考文献
[1]傅翠琴.具有可编程PWM亮度调节功能的白光LED驱动芯片设计[D].电子科技大学，2011.
[2]鲁维德.LED照明亮度控制新技术特征与应用[J].电源世界，2009（4）.
[3]http：//kpr168.cn.china.cn/.
[4]http：///.
基金项目：江苏省大学生创新创业训练计划项目——LED智能亮度调节器（S2013010）。
作者简介：褚静（1985—），女，硕士，讲师，现供职于常州工学院光电工程学院，主要研究方向：智能传感。