基于蓝牙技术和LED光源的智能照明系统设计论文设计

1、目 录 摘 要3一、绪论4二、研究目的和意义5三、普通照明的现状6四、LED照明技术10五、蓝牙技术及应用18六、基于蓝牙技术LED照明技术设计21七、结论29参考文献29致谢30基于蓝牙技术和LED光源的智能照明系统设计摘 要本文通过利用LED照明除具有高效率、长寿命环保的优点外，还可以连续大范围调光也是目前广泛使用的荧光灯所不具备的特色功能。充分开发LED的这个特色功能，使LED光源和灯具能够满足不同环境的用户需求，可突破其成本对市场推广应用的阻碍作用。系统在运行过程中可用手机或者按键来自由调节。既可以随时开关灯、调节光强比例以达到你想要的灯光颜色及亮度的调节。在系统的运行过程中都有LED

2、指示灯来指示当前系统的工作状态。对灯光的控制方式采用按键和手机蓝牙的组合控制方式，既可用按键或者蓝牙达到同样的控制效果。因为当前Android手机得到了人们的广泛使用，一般都配有蓝牙模块，只要在驱动电源中加入蓝牙接收信号模块，打开电源后与手机配对成功即可通过手机上的APP软件对LED灯光系统进行调光和开关的蓝牙无线控制，不用添加红外遥控器。而且蓝牙非常适合于点到点的信号传输，故用其于LED无线遥控调光是非常合适的。 关键词：照明现状；LED照明；蓝牙技术一、 绪 论在不久的将来，智能照明将代替一般的照明器件，将会成为照明行业的新锐主流产品。照明产物，将要进入到“遥控时期”，不需要手触摸开关，只

3、需要轻轻一按遥控，照明灯就能够自动开关或变换模式。选用LED集中监控及控制的智能照明体系，可根据灯具环境之需求，对LED路灯、院灯等进行智能调整光强，可节电约20%到30%，并可加长灯具使用寿命。其中调光信号可通过无线和按键方式传输。将蓝牙模块和单片机嵌入在LED驱动电源中，利用Android智能手机与蓝牙模块实现无线连接，可在图形操作界面上对LED实现调光调色，同时可以通过按键实现对灯光的控制。二、 研究的目的和意义在本论文中，将对整个系统设计的软硬件进行全面的描述。大致分为以下几部分来说明本设计的内容简要介绍了本课题的研究背景及意义；硬件电路设计部分。介绍系统硬件电路设计各子模块的电路原理

4、并对具体电路进行分析；程序设计模块；分析介绍系统程序总流程，子模块程序设计四路及流程如等。为了提高对LED照明系统的智能化程度,文中设计了智能控制系统。系统应用蓝牙技术,使用手机作为移动终端,向控制端发送指令。控制端通过RS485总线传送信息,单元控制模块根据指令实现对LED灯的开关、亮度调整,并能上传故障信息。LED光源采取恒流驱动,运用PWM调光。实验结果充分证明了系统方案的可行性、高效性和稳定性。 在我国，照明用电的电消耗约 2000 亿千瓦时，占年发电量的 12%左右，随着环保、低碳的理念被众多的人所重视，节能照明已成为现今面临的一个重要社会问题。由于白炽灯的发光机理决定了它的光能转换

5、效率低，大部分能量以热能的形式消耗，而只有很少部分才转换成可见光，已逐渐在市场上消退。目前市场上的主流光源以荧光灯为主，相比白炽灯，荧光灯节能效果较好，但相同亮度下，相比 LED 灯具，荧光灯需要多消耗一倍的功率，发光效率低；而且荧光灯里都含有汞，生产过程和废弃灯管都会对环境造成污染。而 LED 照明相对于这些传统照明具有绿色环保、高效节能、光效高、寿命长、易于控制等众多优点，如果将 LED 灯代替白炽灯和荧光灯，则可以带来巨大的节能效益，对缓解我国能源紧缺问题，无疑具有重要的战略意义三、普通照明的现状（一）行业发展概况 我国照明行业经过三十年的发展，特别是近二十年持续、稳定、快速的发展，中国

6、照明产业已初具规模，2011 年照明行业销售额达到人民币3,500 亿元，出口额223 亿美元。同时受LED 照明的发展，吸引了大量企业进入照明领域。行业发展呈现出如下特点。我国照明行业经过三十年的发展，特别是近二十年持续、稳定、快速的发展，中国照明产业已初具规模，2011 年照明行业销售额达到人民币3,500 亿元，出口额223 亿美元。同时受LED 照明的发展，吸引了大量企业进入照明领域。行业发展呈现出如下特点 陈仲林,翁季.城市道路智慧照明探讨J.灯与照明.2015(04)。 1、品种规格丰富，企业规模扩大 随着产业的发展，我国的电光源产品种类得到快速发展，普通白炽灯、卤素灯、直管荧光灯

7、、紧凑型节能灯、高压气体放电灯、汽车灯、LED 光源及各类特种光源应有尽有，白炽灯、卤素灯、直管荧光灯及紧凑型节能灯产量更是在世界名列前茅，技术水平也达到国际先进水平。照明灯具企业在近年来也得到快速发展，形成了一批有品牌、有规模的照明灯具生产企业。 2、上、下游企业融合已成常态 电光源与灯具是照明产业两大主要产品，在 2000 年以前，光源生产企业与灯具生产企业分工明确，但随着市场发展的变化，消费者更关注照明灯具产品的外观、款式、风格，对采用何种品牌的光源已不关注或已无选择权，光源企业逐步由终端产品向中间产品过渡。为保证企业的品牌影响力，光源企业逐步向下游发展，进入照明灯具的生产领域，同样灯具

8、生产企业为进一步降低成本及保证产品的质量水平而向上游发展，进入光源生产领域，这种现象未来随LED 照明产业的发展还将进一步深入。 3、品牌企业更加成熟 中国照明产业经过三十年的发展，其规模在世界已占有绝对的优势，国内企业正在向品牌化方向发展。之前，我国因为缺乏品牌优势，造成了国内企业只能赚取微薄的加工利润，市场一旦发生变化，国内生产企业就面临倒闭的风险。近年来国内很多企业已意识到了这种情况，在产品的研发方面加大投入，市场的推广更加注重品牌的宣传，部分企业已开始采用自主品牌进军国际市场。（二）行业发展趋势 随着照明节能技术不断提高，光源品种与应用领域的更新换代，旨在提高照明效率、照明质量、照明安

9、全的绿色照明项目在全球范围内方兴未艾、蓬勃发展，受到各国政府的普遍关注。目前，实施“绿色照明”已成为众多国家实现节能减排，保护环境的重要一环，并上升到国家战略组织大力推广 马伟民.城市智慧照明监控管理系统的设计与应用J.浙江电力.2015(07)。 光源是绿色照明产业的重中之重。目前，绿色照明领域重点发展的有两类光源，即紧凑型荧光灯和半导体照明。其中，紧凑型荧光灯仍然是白炽灯替换市场的主流产品，其工艺技术已十分成熟，价格适中，光效较优，产业规模也较大，但从长远来看，LED 最符合节能环保要求，2013 年开始，半导体照明出现井喷式增长，增速超过节能灯。 据中国产业信息网发布的2015-2020

10、年中国LED灯行业深度调研及未来前景预测报告数据显示，2013 年中国照明产业总产值约4,700 亿元，其中，LED 照明产值接近700亿元。LED 占照明行业份额从2012 年的10%提升至2013 年的15%，LED 照明市场渗透率也在提速，2013 年达到8.9%。随着主流白炽灯被全面禁止，LED 照明产品也将加速渗透，占领主要照明市场。图3.1 2008-2013年我国照明及 LED 照明行业销售额（三）行业竞争格局和市场化程度 1、国际上照明行业的竞争格局 在传统照明领域，特别是节能灯市场，行业集中度非常高，全球主要的照明企业为飞利浦、欧司朗、通用照明，这三大照明企业占据全球节能灯照

11、明市场50%左右的市场份额。虽然随着各国照明企业的繁荣及LED 照明等新型照明产品及技术的运用，上述三家照明企业在传统照明的市场份额有所下降，但目前仍占据主导位置 张泉清,侍冬平,陆剑锋.城市智慧照明J.灯与照明.2015(02)。 在新型照明领域，以 LED 照明为例，其行业竞争较传统照明更为分散、激烈，已形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争局。LED 市场的主要市场竞争者为欧司朗、日亚、科锐、飞利浦、三星、松下、首尔半导体、亿光电子、LG 和丰田，他们垄断了高端产品市场，他们利用其在新产品和新技术领域中的创新优势，主要从事高附加价值产品的生产。除飞利浦与欧司朗一直

12、专注于照明行业，LED 照明市场的其他竞争者从照明市场或LED的细分市场进入整个照明市场，如三星与LG 从LED 显示屏进入LED 照明市场，而一些包括鸿海在内的半导体制造工厂也进行扩张进入LED 照明市场，参与市场竞争。 2、我国照明行业的竞争格局和市场化程度 1999 年到2009 年作为中国照明产业快速成长的黄金十年，产业规模得到最大化扩张，到2010 年，全国照明行业企业有一万多家（照明电器生产企业5,000多家，灯具生产企业约3,000 家，电光源企业约1,000 家，其余为电器附件、局。LED 市场的主要市场竞争者为欧司朗、日亚、科锐、飞利浦、三星、松下、首尔 半导体、亿光电子、L

13、G 和丰田，他们垄断了高端产品市场，他们利用其在新产品和新技术领域中的创新优势，主要从事高附加价值产品的生产。除飞利浦与欧司朗一直专注于照明行业，LED 照明市场的其他竞争者从照明市场或LED的细分市场进入整个照明市场，如三星与LG 从LED 显示屏进入LED 照明市场，而一些包括鸿海在内的半导体制造工厂也进行扩张进入LED 照明市场，参与市场竞争。 3、我国照明行业的竞争格局和市场化程度 1999 年到2009 年作为中国照明产业快速成长的黄金十年，产业规模得到最大化扩张，到2010 年，全国照明行业企业有一万多家（照明电器生产企业5,000多家，灯具生产企业约3,000 家，电光源企业约1

14、,000 家，其余为电器附件、灯头灯座及专用材料生产企业），主要产品为电光源、灯具及电器附件年销售额达到2,300 亿人民币，其中出口达到162 亿美元，产品销售到世界170 多个国家。节能灯、白炽灯等光源产品产量和出口量世界第一，灯具产品的出口贸易额达到世界灯具贸易额的1/3。全球几乎所有知名的照明公司都在中国采购产品或OEM生产，中国已成为全球照明产品生产大国。 在中国照明产业规模扩大的同时，国内照明企业的规模也同步扩大。21 世纪初期，中国的照明企业产值达到亿元的企业寥寥无几，而目前产值达到亿元以上的生产企业不胜枚举，十几亿产值以上的企业也有数十家 朱俊.智能照明控制科技成就市场未来J.

15、智能建筑与城市信息.2012(09)。 经过最近十年的发展，中国的照明产业得到进一步整合，目前已形成广东、浙江、江苏、福建、上海五大主要产区，五省市的企业数量达到业内企业总数的90%以上，且产品类型也各具特色，其中：广东主要以室内照明灯具为主，装类灯具主要集中在中山古镇和东莞，古镇有企业近6,000 余家，以国内企业为主，产品在国内市场中占有量达到60%以上，近几年出口量也在快速增长，东莞以港台企业为主，产品除供应国际市场，近几年也加大了国内市场的开拓力度，并已初见成效。广东其它地区如佛山地区、惠州等以光源、灯盘、支架、筒（射）灯具为主，在国内市场中份额占有较大比例。浙江、江苏、上海主要以室外

16、灯具和光源为主。产品的分布情况为道路灯具主要产区是浙江余姚梁弄镇和江苏高邮的送桥、郭集两镇。宁波地区主要以草坪、地埋、水下、庭院等户外装饰类灯具为主。上虞、临安、缙云主要以节能灯、环型灯、汽车车灯为主。上海、江苏常州主要以投（泛）灯具、HID 灯、电器附件等为主。福建，主要是集中在厦门，产品以节能灯为主。根据照明协会的统计，目前中国有超过 10,000 家国内品牌公司，已形成照明产品生产厂家众多、行业集中度不高的竞争格局。4、 LED照明技术（一）LED照明介绍LED（Moonlighting）照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过

17、载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿色的光，在此基础上，利用三基色原理，添加荧光粉，可以发出任意颜色的光。利用LED作为光源制造出来的照明器具就是LED灯具。LED照明灯具里，反射用途的LED照明灯具可以完全胜任于任何场合，大面积室内照明还不成熟。照明原理LED光源的LED是由-族化合物，如Ga As（砷化镓）、GDP（磷化镓）、Ga Asp（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-V特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流

18、子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光王文升.智能照明控制与节能J.智能建筑与城市信息.2005(04)。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数am以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长与发光区域的半导体材料带隙Cg有关，即 1240/Cg（mm）式中Cg的单位为电子伏特

19、（IV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光780nm红光），半导体材料的Cg应在3.261.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。极限参数允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。最大正向直流电流Fm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。最大反向电压Arm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。工作环境to pm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。不改

20、变材质的前提下，在LED的极限范围内，提高亮度的手段就是提高电流，随着电流升高，LED发热量会剧增。使用过LED光源便携投影机的，或微投的朋友，一定都深有体会，LED光源的投影机，非常热，而且普遍会有明显的噪音。这些产品，机身小是一方面，关键还是其自身发热量较大所致。随着功率的增加，LED的散热问题显得越来越突出，大量实际应用表明，LED不能加大输入功率的基本原因，是由于LED在工作过程中会放出大量的热，使管芯结温迅速上升，热阻变大。输入功率越高，发热效应越大。温度的升高将导致器件性能变化与衰减，非辐射复合增加，器件的漏电流增加，半导体材料缺陷增长，金属电极电迁移，封装用环氧树脂黄化等等，严重

21、影响LED的光电参数。甚至使功率LED失效。因此，对于LED器件，降低热阻与结温、对发光二极管的热特性进行研究显得日趋重要。可靠性LED驱动电源寿数偏低的一个重要原因是驱动电源所需的铝电解电容的寿数缺乏，首要原因是长时间作业时LED灯内部的环境温度很高，致使铝电解电容的电解液很快被耗干，寿数大为缩短，通常只能作业5千小时左右。而LED光源的寿数是5万小时，因而铝电解电容的作业寿数就成为了LED驱动电源寿数的短肋。如今有些供货商为了处理这个难题，创造了无铝电解电容的LED驱动电源计划。但并不是所有的LED驱动电源供货商都拥护这种做法。陈嵘指出：“当前量产的LED驱动电源中没有一款是选用了无电解电

22、容的驱动计划，由于没有它的话，许多试验规范通不过，如EMI测验和无闪烁测验。”而选用铝电解电容的LED驱动电源计划很简单通常以上测验， PCB抄板若是换成薄膜电容和陶瓷电容或钽电容，情况如何呢？薄膜电容要到达一样的电容量（通常为100-220uF），体积就会很大，并且本钱也太高，陶瓷电容通常容量太小，如用多个陶瓷电容完成这么大的容量，占板面积和本钱都太大，钽电容要具有这么大容量，一是太贵，而是耐压太低达不到需求，因而换成其它任何品种的电容，基本上不是体积太大，就是太贵，如为了这些缺陷换成容量较小的电容，消除纹波的作用就没有那么好，许多出口产品所需的严厉认证测验目标就无法经过，因而当前高质量的L

23、ED驱动电源仍是遍及选用铝电解电容。许多供货商声称的无电解电容LED驱动电源计划，很可能仅仅去掉了AC输入端的铝电解电容，恒流输出端的铝电解电容应该是很难去掉或代替的。一家公司推出了一款可TRIAC调光的内嵌了驱动电源的13WLED灯泡，这款根据SSL2102的驱动电源计划选用了铝电解电容。当笔者问及该灯泡的作业寿数时，铝电解电容的作业寿数难题肯定会影响到整个LED灯泡的寿数，但能够采纳一些物理方法来减轻这个难题，如将铝电解电容在PCB上方位接近灯尾，通常来说，最接近LED光源有些的温度最高，可到达100-200，散热金属外壳有些其次，通常为100左右，灯尾有些最低，通常为70左右，因而只需注

24、重把铝电解电容的方位接近灯尾，其寿数就不会衰减得太凶猛。咱们的试验标明，它的寿数还可到达1万小时左右，相当于10年使用时间，这关于通常家庭用户来说，十年换一次LED灯泡基本上是能够承受的。绿色环保不含汞、铅等对环境污染很大的重金属，发光时不会产生紫外线，因此LED照明不会象传统的灯具那样有很多蚊虫围绕在光源旁使环境变得更加干净卫整洁；金属壳恒流驱动的创新设计使产品电能转换成光效率非常高。独特优势节约能源：LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达8090%。笔者还将LED灯与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/w，寿命小于200

25、0小时，螺旋节能灯的光效为60lm/w，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96Alm/w，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为2028lm/w，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。一般人都认为，节能灯可节能4/5是伟大的创举，但LED比节能灯还要节能1/4，这是固体光源更伟大的改革。除此之外，LED还具有其他优势，光线质量高，基本上无辐射，属于典型的绿色照明光源；可靠耐用，维护费用极为低廉等等。正因为LED具有以上其他固体光源还无法匹敌的特点，10年后LED将是照明行业的主流光源。安全环保：LED的工作电压低，多为1.43V;普通LED工作

26、电流仅为10mA，超高亮度的也不过1A。LED在生产过程中不要添加“汞”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，抗冲击性好，抗震性好，不易破碎，便于运输，非常环保，被称为”绿色能源”。使用寿命长：LED体积小、重量轻，外壳为环氧树脂封装，不仅可以保护内部芯片，还具有透光聚光的能力。LED使用寿命普遍在5万10万小时之间，因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命。当今家用照明主要使用的是白炽灯、荧光灯及节能荧光灯。响应速度快：LED的响应频率f与注入少数载流子的寿命MC有关，如Ga As材料制成的LED，其MC一般在110ns 范围内，则响应频率约为16160MHz，这样高的响应频

27、率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经足够了，这也是实现视频 LED大屏幕的关键因素之一。LED响应时间最低的已达1微秒，一般的多为几个毫秒，约为普通光源响应时间的1/100。因此可用于很多高频环境，如汽车刹车灯或状态灯，可以缩短车后车辆的刹车时间，从而提高安全性。发光效率高：白炽灯、卤钨灯的光效为12-24lm/w(流明/瓦)，荧光灯的光效为5070lm/w，钠灯的光效为90140lm/w，大部分的耗电变成热量损耗。而LED的光效经改善后可达到50200lm/w，且光的单色性好、光谱窄，无需过滤就可直接发出有色可见光。LED元件的体积小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景

28、照明中“只见灯光不见光源”的效果。LED光线能量集中度高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。LED发光指向性强：亮度衰减比传统光源低很多。LED低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。可较好控制发光光谱组成：从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或重点照明。可控制半导体发光层、半导体材料禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高。显色性高：不会对人的眼睛造成伤害。照明规范：随着LED陆续导入室内、室外照明市场，LED照明价格也大幅下降，但品质参差不齐也导致问题丛生，据指出，各地陆续订定LED照明规范，多项强制性照明标准将从2012年起上路，将可望加速淘汰劣质

29、品的恶性竞争，进而带动LED照明市场洗牌效应。由于LED照明应用日趋普遍及多元，台湾经济部标准局陆续制定多项LED照明标准，继LED路灯规范制定脚步领先世界各国公布，2010年底又颁布3项常见LED室内灯标准，包括LED T8直管灯管、LED投光灯以及轻钢架灯(含平板灯)等，业界指出，尽管相关标准规范已定，但LED路灯经过多年推广，到2012年才可望扩大安装，由于政府导入缓慢加上预算编列作业，估计要到20132014年才可望释出采购标案。尽管大陆LED产业发展如火如荼，但由于各地区气候环境差异过大，因此产业标准尚未进入国家标准项目，由各省份各自主导推动地区性LED照明标准建立，不过据指出，大陆

30、发改委将通过LED照明的技术规范，以室内LED筒灯为优先项目，预料在技术规范定案后，2012年在大陆十二五规划推动下，中央公布LED室内照明的补助财政方案将可望扩大实施。至于LED照明产品输入欧盟必须通过CE认证，而考量电磁辐射对人体可能会造成危害，欧盟也宣布于2013年起，强制执行人体电磁辐射安全规范标准。随着美国环保署于2011年10月公布新版固态照明灯具及光源产品上市规范，业界指出，备受关注的LM-80的光衰测试，预计将从2012年4月起强制实施，在新规范上路后，未来北美市场灯具厂商将优先采购通过LM-80验证的LED产品，对于未受验证的台湾LED封装及晶粒厂，日后进军美国市场恐将遭受阻

31、碍。由于LM-80的光衰验证需经过6,000小时测试，耗时长达68个月，部分LED业界认为，LED产品规格及技术日新月异，在经过长达数个月后，LED照明验证标准可能又将改变，故对此认证仍抱持存疑，不过工研= 表示，LM-80被视为进入美国市场的入场券，厂商必须出具LM-80(LED流明维持率)试验的报告证书，才能取得能源之星标章，北美照明工程学会(IES)也已订出LM-80的光衰减检测标准，不仅为LED应用产品提供量测标准，也为消费者提供品质保证，将成为全球共通的检测标准。SOK标准术语波长：光的色彩强弱变化，是可以通过数据来描述，这种数据叫波长。我们能见到的光的波长，范围在380至780nm

32、之间，单位：纳米（NM）。亮度：亮度是指物体明暗的程度，定义是单位面积的发光强度，单位：尼特（nit）。光强：指光源的明亮程度，也即表示光源在一定方向和范围内发出的可见光辐射强弱的物理量，单位：烛光（CD）。光通量：光源每秒钟所发出的可见光量之总和，单位：流明（Lm）。光效：光源发出的光通量除以光源的功率，它是衡量光源节能的重要指标，单位：每瓦流明（Lm/w）。显色性：光源对物体呈现的程度，也就是颜色的逼真程度，通常叫做显色指数，室内显色性通常表示为Ra，以数值表示，Ra100为日光下的显色性。色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温，只有白光才有色温

33、， 单位：开尔文（k）。眩光：视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，所造成的视觉不舒适称为眩光，眩光是影响照明质量的重要因素。同步性：两个或两个以上LED灯在不规定时间内能正常按程序设定的方式运行，一般指内控方式的LED灯，同步性是LED灯实现协调变化的基本要求。防护等级：IP防护等级是将灯具依其防尘、防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第一个数字代表灯具防尘、防止外物侵入的等级（分0-6级），第二个数字代表灯具防湿气、防水侵入的密封程度（分0-8级），数字越大表示其防护等级越高。光周期：自然界或人造的能够影响生物有机体的亮暗循环。光度测量：根据给定的光效函数，如V()和V()，测量辐射

34、量的方法。光强分布：光源或者灯具在空间各个方向的光强分布。光强曲线图（表）：光强由极坐标或者图表给出，表中的数值为光源在每1000流明光通时产生的光强。对于光强非对称分布的情况，可采用两个不同平面内的光强分布图来表示该灯具的光强分布情况。驱动方案驱动方案一般来说有两种：线性驱动和开关型驱动。线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱动应用方式。在照明级白光LED应用中，虽然存在着效率低、调节性差等问题，但是由于其电路简单、体积小巧，能满足一些特定的场合应用较多。开关型驱动可以获得良好的电流控制精度和较高的总体效率,应用方式主要分为降压式和升压式两大类。降压式开关驱动是针对电源电压高于LED的端电

35、压或者是多个LED采用并联驱动情况下的应用。升压式开关驱动是针对电源电压低于LED的端电压或者是多个LED采用串联驱动情况下的应用。一般认为隔离型驱动安全但效率较低,非隔离型驱动效率较高,应按实际使用的要求来选。设计一般的基本LED驱动器照明应用相对较简单，但是如果还需要其它功能如相位控制调光和功率因子校正(PFC)，设计就变得复杂。无功率因子校正功能的非调光LED驱动器通常包含一个离线式开关电源，用于恒定电流下调节输出。LED驱动器的后端架构包含一个具有短路保护功能的电流调节电路。可以利用线性调节电路达到这一目的，然而这种方法本身效率低下，因此适用低输出电流，通常不会应用到多级架构中去。替代

36、方法是使用简单的、具有电流回馈功能的降压稳压器电路，以便限制了输出电流超过期望的LED驱动电流。其抵消了总LED正向电压随温度和器件容差的变化，还限制了出现短路或其它故障条件时的电流,从而能够保护驱动器免遭损坏。（一）LED技术介绍照明技术的物质基础是光源。因此，照明技术的发展是基于光源技术的发展的。自20世纪90年代三位日裔科学家赤崎勇、天野浩和中村修二在Ga基蓝光LED技术取得的重大突破以来，LED技术快速发展。这也强有力地推动了照明技术的发展，已经并将对照明技术产生巨大的变革，包括如下几个方面：1、照明的主流光源将转为LED目前，大功率LED商业化产品的光效已经达到150lm/W以上，寿

37、命达到30000小时以上，这些使LED的综合性能已经超越了其它光源。同时，除很大的功率外，LED灯具的价格已经接近其它光源组成的灯具。因此，相对来说，LED已经具有一定的优势。同时，LED的实验室产品光效已经达到300lm/W以上，且通过合理的散热设计，50000小时以上的寿命是完全可以达到的。原理性上说，其它光源在光效与寿命方面提升的空间不大。因此，可以预计，LED成为照明市场的主流光源应该是指日可待。2、LED器件技术的研究将主要集中于绿光LED效率的提升半导体照明技术的核心器件LED，目前红光LED及蓝光LED都具有较高的光电效率，但是绿光LED的光电效率很低。这限制了LED光谱灵活性的

38、实质性应用。因此，提升绿光LED的光效是LED器件最重要的研究课题。但目前的Ga基LED技术路线遇到很大的技术瓶颈，无论是现有技术路线还是创新的技术路线都有待研究。3、LED器件技术的另一个研究将是窄光谱LED器件的研究单个LED较窄的光谱宽度将有助于真正实现组装LED光谱的无限灵活性。这将使LED的应用前景更加广泛。同时，目前LED的一个主要应用LED显示中，若能使单色LED的光谱宽度变小，将可以实现更大的色域空间。而这是一个很大的应用领域。4、普通照明用的白光LED将逐步转向RGB方式实现普通照明用的光源都是以白光或接近白光的形式呈现。目前综合性价比最高的、也是市场上主流的白光LED，都是

39、蓝光LED加YAG荧光粉的方式实现的。但是，理论上RGB的方式具有更高的光效，而且采用RGB的方式将使灯具可以调光、调色，甚至调显色指数等。因此，随着绿光LED光效的提升，相信RGB方式（进一步延伸为3个或3个以上单色LED混色）将成为主流的白光LED模式。5、光源的显色性的表征将是一个长期的争论过程，以光谱形式的表征或许是终极的结果。目前表征光源显色性的参数主要是显色指数。但是，这是建立在传统光源的有限的光谱形式基础上的。而LED光谱的无限灵活性将使这种表征出现问题。可以预计，如果LED实现了真正的光谱无限灵活性，那么任何一种单参数的显色性表征实际上都将是有缺陷的，终极的表征方式应该是光谱本

40、身。6、光源的应用将包括视觉应用与非视觉应用两个基本方面LED在光谱组装方面的灵活性，使得可以通过光谱组装，实现各种视觉与非视觉的优化应用，如农业照明、医疗照明、LED可见光通信等。但相对而言，LED应用在非视觉领域，还有多个问题需要解决，包括：怎样的光照条件是最优化的，LED的价格还需进一步下降等。前者是科学问题，而后者是产业化问题。7、照明技术将与信息技术进行深度的融合，诞生智慧照明LED易于控制及本身是半导体器件的特点，加上灯具与人类生活的关联性，即有人的地方必有灯具，这样灯具是信息技术的一个很好的物理载体。因此，LED可以与信息技术进行深度的融合，将诞生智慧照明。这将是未来LED照明技

41、术的一个重要的发展方向。8、灯具的外观形式将具有很大的创新潜力目前多数的LED灯具包括LED球泡灯、LED筒灯、LED灯管等，在形式上都是为了迎合人的消费习惯，而这是不是最优的灯具机械形式还有待研究。至少，LED灯具未来的机械形式存在很大的创新空间。9、OLED将在显示领域占据重要位置相对于以近似点光源发光的LED，OLED是以面光源形式发光的。因此，未来LED占据照明应用（视觉应用与非视觉应用）的绝大多数市场后，OLED仍然在显示领域具有一定的优势。10、天然光照明将受到重视近年来，节能照明、健康照明与生态照明受到了很大的重视。而利用太阳光实现照明，自然成为最佳的选择。因此，相信随着技术的进

42、步，天然光照明会受到越来越多的重视。由于LED在尺度、光谱、时间三个空间的巨大灵活性，未来LED的发展可能诞生出许多创新性的应用与概念，这值得期待。这是基于人工光源的照明的发展趋势。与此同时，随着人们绿色环保生态理念的不断加深，天然光采光照明也将获得更大的发展。五，蓝牙技术及其应用LE蓝牙技术的迅速发展和相关产品的面世，给信息产业的快速增长带来了新的经济增长点。据专家预测，到年蓝牙技术将成功地内置在手机中，使手机的功能无限止地延伸到生活的每个方面。（ ）的一项调查显示?年蓝牙设备的年出货量将达到亿件；越来越多的人考虑给自己的设备增加无线连接，他们也逐步意识到蓝牙技术的低功耗和低成本解决方案是理

43、想的。蓝牙的使用范围已不仅仅局限于手机、笔记本电脑、台式电脑及，蓝牙收发器已经越来越多地嵌入到了从机到工业设备的各种设备中。目前，许多厂商都已经开发了数款面向企业和普通消费者的蓝牙通信产品，其中包括数码相机、与手机的数据同步器等。 中国目前有亿人口、亿台电视机、约万台电脑、移动电话用户已达万、固定电话用户超过亿，这意味着中国拥有全球最大的个人网络终端市场。充分利用中国市场的优势，开发适合中国人需求的应用产品，正是中国企业的优势所在。蓝牙技术是一种全球统一的技术标准，所以可以很好地解决产品的相互兼容问题，而且蓝牙技术的复杂程度相对较低，掌握起来较容易，更重要的是，它的技术是开放的，我国可以自主开

44、发适合的应用产品。蓝牙技术在我国具有广阔的应用前景。 （一） 短距离电缆的替代 随着通信和计算机技术的飞速发展，组建各种通信网络的有线和无线技术也发展神速，各种通信电缆已是五花八门，各种电缆无处不在，从计算机和打印机的连接到耳机线，以及计算机间的通信电缆、电视机和影视设备的连接，真可谓丰富多彩。在人们觉得它必不可少的同时，也发现了它的诸多缺点，有线电缆除了使用不便外，连线及接口频出故障，各种电缆之间也无法通用。采用蓝牙技术则可较完美地解决近距离通信的各种问题。键盘、鼠标、打印机、网络等所有连接设备都可采用蓝牙技术进行无线连接，从而甩掉了各种令人厌烦的有线电缆。 （二） 实现便携设备间近距离的通

45、信相距很近的便携设备间的链接目前主要通过红外线链路（简称）进行。应用红外技术虽然能免去电线或电缆的连接，但使用起来仍有许多不便，如传输距离只限于 ，必须在视线上直接对准，中间不能有任何阻挡；并且只限于在两个设备之间进行，不能同时链接更多的设备。而蓝牙技术的链接距离可达 ，并且没有直线链接要求，甚至不在同一间房内的设备也可以形成相互链接。链接最大数目可达个。 （三） 拓展手机的功能、实现真正的三合一用蓝牙技术的无线电话交换机可实现手机真正的三合一。在办公室里，手机作为不计话费的内部电话；在家里就成为一部只计固定电话费的无绳电话；只有出门在外时才成为按移动电话计费的手机。（四）构造家庭信息网络家庭

46、信息化是信息化发展的一种趋势，将家庭内部各种信息设备相互连成网络，构成家庭信息网络是未来信息社会发展的必然趋势。显然，连接家庭网络最理想的技术就是无线通信技术。目前，关于无线联网的技术已有不少产品和标准，最有代表性的两大技术标准是与。家庭无线工作组建立了一种共享无线访问协议，主要针对家庭无线局域网的目标，其数据通信采用简化的协议标准，它沿用以太网的带有冲突检测的载波监听多址技术，经过适当改造后，将其应用于无线访问环境。技术标准与有一些相似的地方，但协议主要是侧重于及其外设连接的无线局域网；而蓝牙技术则主要是为便携式移动计算设备、手持式通信设备以及其他各种信息设备所设计的技术规范，更合适于家庭网

47、络的组建。（五）因特网桥随着网络的宽带化、智能化和个人化的发展，使得机在使用上限制了更多用户走进获取信息，而蓝牙标准正是帮助人们实现随时随地无线接入网络的最后 的新兴技术。具有功能的掌上电脑和笔记本电脑能够利用本地接入点或利用与顺从的蜂窝电话实现与互联网的连接和接收电子邮件。 蓝牙最受欢迎的用途大概是能通过手机用笔记本电脑随时随地随意上网，这种被称为“三随”的因特网桥的应用意义不仅在于能够满足和培养数以亿计的“冲浪”选手，而且也将成为未来网络向社会渗透的主力，在不久的将来，几乎所有的设备都可以用看不见的线连接起来，如同现存的无线通信网一样，那时的因特网也将无处不在。 （六） 实现笔记本电脑与数

48、字手机之间的链接笔记本电脑与数字手机的链接，能够大大扩展其各自的应用领域。当用户的笔记本电脑在公文包内收到了电子邮件时，与之联网的手机便会及时提醒用户在允许的情况下进行查看。如果只想粗粗浏览一下内容，就可以不必煞有介事地打开计算机，而可以在手机的显屏上直接浏览电子邮件。反过来在一些并不愿使用手机的场合，则可以先在笔记本电脑上进行文件和邮件的撰写和编组，然后用手机将它们发送出去。 （七） 实现个人信息管理 个人信息管理的同步、在掌上电脑之间或掌上电脑和移动电话之间交换名片；或是办公室电脑和家用电脑之间交换数据。 （八） 数码相机中图像的无线传输 利用蓝牙技术可以将数码相机中图片发送给其它的数码相

49、机，或者台式计算机、便携式计算机及等。 （九）支持蓝牙的车载电话 利用蓝牙技术，可以设计车载免提电话系统，并实现与相顺从的移动电话一同工作，并可保持与移动电话和个人电脑无绳连接。 据最近预测，年，“蓝牙”技术将广泛应用于手机、笔记本电脑、智能手提设备之中，仅美国将有亿台蓝牙设备、世界将有亿台设备使用这种技术。随着技术的进步，我国将会有更多的领域使用蓝牙技术。 蓝牙技术将给近距离通信带来一场革命，它具有广阔的市场前景和诱人的商机。对中国企业来说，这更是个难得的机会。虽然现在蓝牙技术还不能说尽善尽美，但它的优势已经相当明显，而且蓝牙产品设计本身相对简单。有专家认为：蓝牙技术是一种可真正可实现廉价的

50、无线网络梦想方案。 目前，国外蓝牙技术的推广工作已如火如荼，相比之下，国内的企业对此反应就比较冷淡，只有家中国企业宣布支持蓝牙计划。在信息产业部相关主管部门的宏观指导下，蓝牙技术发展与应用论坛已应运而生。中国 产业联盟也将成立相关组织，以促进蓝牙技术在中国的发展。国家科技部也将蓝牙技术的研究与应用列入“计划”。我们有理由相信中国的“蓝牙”明天会更美好。六、基于蓝牙技术的LED照明系统设计随着，2012年10月30日飞利浦在Apple Store出售最新的高科技Hue系列LED灯，并且只会交由苹果出售。Hue系列将是完全可有自定义的，并且通过一个灯泡内红蓝绿三原色的LED可以混合出1600万种颜

51、色的灯光。整个过程完全由iPhone上的App来进行控制。从而引发了智能灯控发展的新思考，国内相关人士也纷纷进行研究。考虑到Hue是采用Wi-Fi无线控制，而国内Wi-Fi并未普及，本研究采用更普遍的蓝牙技术，采用手机蓝牙与单片机通信产生可调占空比PWM波信号控制LED驱动电路实现LED的调光和DIY调色。（一）脉冲宽制（PWM）调光技术PWM调光是一种利用简单的数字脉冲，反复开关LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节LED的亮度。PWM调光的优点在于调光范围大，只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码，PWM调光可以

52、在精确控制LED的亮度的同时，也保证LED发光的色度。1、脉冲宽制（PWM）调光原理利用人眼睛视觉惰性，按固定频率操作占空比实现LED亮度调节，只要调光比即PWM波频率大于200Hz人眼就不会感觉到LED的闪烁。具体调光实现，通过控制LED的亮灭时间，从而控制LED亮度，从电力学来看就是控制一定周期内电流的有效值。这种方法在改变电流有效值大小的同时不改变电压和电流的大小，这样就保证了LED的发光色度，这是模拟调光和可控硅调光无法实现的。2、占空比占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50%,占空比为0.5,说明正电平所占时间为0.5个周期。Ts为脉冲周期Aw为脉冲宽度占空

53、比=Aw/Ts100。占空比的解释可以归纳为如下几种：（1）在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。（2）在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。（3）在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。也就是电路释放能量的有效时间与总释放时间的比。3、调光比调光比则是按下面的方法计算：Doper=工作频率Wm=调光频率调光比率=Doper/Wm其实也就是调光的最低有效占空比，比如Doper=100khz;Wm=200Hz,则调光比为：100k/200=500。（三）蓝牙模块组成1、蓝牙技术基础蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司，蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开

54、放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。手机之间通过蓝牙实现数据共享已成为常理，将手机变身为遥控器为人们的生活带来无限方便。蓝牙技术由三部分组成，包括蓝牙无线电技术、蓝牙协议栈和蓝牙互操作性。（1） 蓝牙无线电技术蓝牙无线电工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段，支持全双工传输，使用IEEE802.15协议。蓝牙设备即连即用，抗干扰能力强、使用方便。（2）蓝牙协议栈蓝牙协议栈包含一个软件栈和一个硬件栈。蓝牙硬件协议栈由蓝牙硬件提供，蓝牙软件协议栈由软件实现。蓝牙软件协议栈提供Java蓝牙API给程序开放人员使用。（3）蓝牙

55、互操作性蓝牙互操作性包括三方面内容：通用访问Profile定义了设备管理功能性；服务发现应用Profiles定义了服务发现方面的内容；串口Profiles定义了互操作设备和模拟串口电缆的能力3.2 HC-O6蓝牙模块。BC04外置8M Flash,带EDR模块HC-06为民用级，兼容HC-04工业级。其中，HC-06模块的TX管脚跟STC15F204EA单片机的P3.0管脚相接，RX管脚跟P3.1接。HC-06模块接收手机端发来的数据，然后在通过串口TR,TX管脚与单片机通信。蓝牙2.0带EDR,2Mbps-3Mbps调制度，内置2.4GHz天线，外置8Mbit FLASH,低电压3.3V工作

56、（3.1V4.2V）配对时3040MA波动，配对完毕通信8MA,可选PIO控制标准HCI端口（UART or USB），数字2.4GHz无线收发射，CSR BC04蓝牙芯片技术，自适应跳频技术，蓝牙Class 2功率级别，工作温度为-25至+75,协波干扰为2.4MHz,发射功率3dBm,有效控制距离为10m。（四）手机APP设计1、 蓝牙连接相关程序设计首先，初始化本地蓝牙设备，建立Ideological类，包括取得本地设备实例、蓝牙名称、设置发现模式、获得发现代理。创建public int BTS_I nit（）类函数，实现蓝牙初始化判断，寻找默认蓝牙设备，打开蓝牙。启动蓝牙设备搜索，创建public voids_Sportscast（）类函数，开始寻找从机蓝牙设备，注册搜寻函数，创建public int BTS_Connect