色温自调的色温自调的LED智能照明系统的设计智能照明系统的设计
设计了一种根据环境温度自动调节白光LED色温的智能照明系统，系统是基于MSP430单片机与DS18B20数字
温度传感器构成的测温模块与LED模块。系统上电后，温度传感器就会读出当前环境的温度，并将当前的温度
数据传给MSP430，经数据处理后再用调控电流来控制三色LED芯片的亮度，达到用户体验舒适的色温，提供更
人性化、个性化、智能化的服务。
田宝森，杨涛，汪为，严幸开，熊艳
（长江大学物理与光电工程学院，湖北 荆州434023）
摘要：摘要：设计了一种根据环境温度自动调节白光LED色温的智能照明系统，系统是基于MSP430
关键词：关键词：单片机；数字温度传感器；
0引言引言
照明在人们生活中无处不在，随着人们生活水平的提高，人们对照明的要求也越来越高了，不只是为了在黑暗中能看清东
西，更需要光照给用户舒适的体验，现在市场上智能照明系统种类繁多，以满足人们的不同需求。本文设计了一种色温自调的
LED智能照明系统，针对人们心理的特点，根据环境温度自动调节白光LED的色温，并提供更加人性化、个性化和智能化的服
务。例如夏天炎热时，LED照明系统给出偏冷色的白光，让人有更加凉爽的感觉，而冬天则发出偏暖色的白光，以达到温暖的
心理效果。本文介绍基于单片机及数字温度传感器的系统来控制照明亮度和色温的详细方案及原理。从整体分析，照明亮度和
色温是通过控制RGB三色LED芯片上通过的电流，再进行混色和适配得到的。
1设计方案及工作原理设计方案及工作原理
要满足上述需求，首先，系统要能检测环境温度，所以使用温度传感器对环境温度进行检测，再根据当前温度对照明设备
的色温进行调整，控制整套系统的单片机采用MSP430。由于调光需要同时控制三路LED，数据处理量大，然而MSP430具有
处理能力强、运算速度快等特点，这样可以减少反应时间。
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。光源色温不同，光色也不同，带
来的感觉也不相同。在色温小于3 000 K时，光照颜色为偏红的白光，让人感觉略带温暖；色温在3 000~5 000 K范围时，光照
颜色为白色，此时适合一般照明；当色温大于5 000 K时，光照颜色为偏蓝的白光，容易让人有清凉的感觉。
该照明设备使用RBG三原色混色，以得到不同色温。如表1所示，当温度低于18℃时，照明光源为1挡，为较强的偏暖色
光，红、绿、蓝LED的电流比例约为16.2: 6：1.4；温度在18~24℃时，照明光源为2挡，给出偏暖色光，红、绿、蓝LED的电
流比例大概为16.2:6：2.6；温度在24~26℃时，照明光源为3挡，接近等能白光，红、绿、蓝LED的电流比例大概为
15.2:5.4:2.6；温度在26~30℃时，照明光源为4挡，为偏冷白光，红、绿、蓝LED的电流比例大概为15.2:7.8:4；温度高于
30℃时，照明光源为5挡，为较强的偏冷色光，红、绿、蓝LED的电流比例大概为14.2:7.8:4。这里所说电流比例仅限在二极
管的线性区间内。照明系统的几挡不同色温的归一化白光光谱如图1所示，其中1~5挡光谱的CIE色坐标分别为：
（0.336，0.336），（0.336，0.336），（0.336，0.330），（0.294，0.329），（0.300，0.329）。随着温度的变化，三色
LED的电流相应改变，从而白光光谱中红、绿、蓝色发光的相对强度随之变化。
该照明系统结构图如图2所示，温度传感器对环境温度进行采集后，发送数据到MSP430单片机中，单片机经过数据处理
后输出三路信号到驱动电路中用以调节LED亮度及色温，根据不同的温度分别调节出不同的色温挡，即上述的1~5挡光源。
2系统硬件设计系统硬件设计
照明系统硬件主要由DS18B20、4位数码管、MSP430单片机［1］、TLV5614［2］、N沟道MOS管和LED所组成。系统
硬件结构图如图3所示。首先，数字温度传感器DS18B20将数字量传送给单片机，单片机对数据处理后，用4位数码管
评论0