智能调光型LED太阳能路灯照明系统的研究与设计

【摘要】：随着世界能源形势的日益紧张以及社会的进步和经济的发展，人们对能源的要求也越来越高，寻找新能源已成为当前人类面临的迫切课题。太阳能作为一种绿色能源，正越来越受到各国政府的重视。太阳能光伏技术应用于LED照明，是一种真正意义上的节能尝试。 本文针对LED太阳能路灯的照明控制系统进行研究。论文首先阐述了国内外光伏照明系统和LED照明的发展趋势，对太阳能电池、蓄电池以及白光LED的特性进行了研究。论文介绍了LED驱动电源常用的拓扑结构，并对其进行了仿真分析和研究，并在此基础上分别设计了7W工矿灯和4W太阳能球泡灯，给出了两个设计的光谱特性测试结果，验证了设计的可行性。论文利用德国Dialux照明软件对LED路灯的照明系统进行了道路模拟和照明设计，辅助太阳能路灯的设计。LED太阳能路灯系统中最重要的部件就是控制器，控制器的性能决定了整个太阳能路灯照明控制系统性能的优劣。考虑到可靠性和成本等因素，本设计选用C8051F410单片机为控制核心，以KYL-610模块构成无线数据传输网络，对基于太阳能的路灯照明控制系统进行了硬件设计和软件设计，给出了详细设计过程。将太阳能控制器和高效率LED恒流源集成于一体，采用先进的脉宽调制充电技术使得蓄电池充放电管理得到最根本的优化，可有效降低系统成本，增加系统灵活性。本设计采用先进PWM调光技术使得LED色温表现异常出色，即使在不同亮度下，LED色偏也能够严格统一。4时段调光技术可以让LED工作在不同功率下，且每组功率工作时间都可以自由设置，使负载的控制更加智能和灵活。 【关键词】：太阳能 LED照明 蓄电池 DC/DC变换器
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-15
• 1.1 课题背景及意义9-11
• 1.1.1 课题背景9
• 1.1.2 课题研究意义9-11
• 1.2 LED 照明11-12
• 1.3 本课题主要工作12-15
• 2. LED 太阳能路灯系统组成15-23
• 2.1 设计原则15
• 2.2 系统组成15-23
• 2.2.1 系统结构图15-16
• 2.2.2 路灯控制器16-17
• 2.2.3 太阳能电池17-19
• 2.2.4 铅酸蓄电池19-21
• 2.2.5 LED 灯具21-23
• 3. 基于 LED 驱动电源拓扑结构的研究与设计23-39
• 3.1 概述23-24
• 3.2 LED 驱动电源拓扑结构24-29
• 3.2.1 BUCK 电路拓扑24-25
• 3.2.2 BOOST 电路拓扑25-27
• 3.2.3 BUCK-BOOST 电路拓扑27-28
• 3.2.4 正激式变压器28
• 3.2.5 反激式变压器28-29
• 3.3 LED 驱动电源的设计29-37
• 3.3.1 7W 工矿灯电路设计29-33
• 3.3.2 4W 太阳能球泡灯电路设计33-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4. 道路照明设计的模拟39-45
• 4.1 概述39
• 4.2 道路照明设计模拟39-44
• 4.2.1 LED 灯具主要参数及关系39-40
• 4.2.2 LED 道路照明基础40-41
• 4.2.3 LED 道路照明设计41
• 4.2.4 LED 道路照明模拟41-43
• 4.2.5 道路照明结果分析43-44
• 4.3 光源的选择44
• 4.4 本章小结44-45
• 5. 智能调光型 LED 太阳能路灯系统的实现45-61
• 5.1 系统硬件设计45-57
• 5.1.1 系统功能简介及工作原理45-47
• 5.1.2 C8051F410 介绍47-48
• 5.1.3 无线通信模块设计48-49
• 5.1.4 电源模块设计49-50
• 5.1.5 温度检测电路设计50-51
• 5.1.6 键盘控制和显示电路设计51-53
• 5.1.7 充放电控制电路设计53-54
• 5.1.8 DC/DC 恒流源设计54-56
• 5.1.9 硬件电路的保护功能设计56-57
• 5.2 系统软件设计57-60
• 5.2.1 系统主程序57-58
• 5.2.2 白天处理程序58
• 5.2.3 夜间处理程序58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 6. 总结与展望61-63
• 6.1 论文总结61
• 6.2 课题展望61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-67
• 作者简介67-68

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