基于ZigBee无线网络的太阳能LED照明系统设计

【摘要】：随着半导体技术及无线通信技术的快速发展和人们生活水平的提高，实现节能高效、智能稳定的照明系统是以后发展的必然趋势。太阳能等新能源及LED新光源的应用有利于缓解全球的能源危机以及环境污染等问题。结合电子技术将新能源与新光源系统进行智能控制，并通过利用无线通信技术实现该系统远程监测与控制。这几种技术的结合应用将成为智能照明系统的研究热点。 针对传统太阳能LED照明系统普遍存在的管理低效、散热不良、出光不均匀等问题，在研读大量国内外相关文献的基础上，设计了一款基于ZigBee无线网络的太阳能LED照明系统，并充分考虑了电、热、光等部分的设计。采用AVR单片机作为节点模块的控制中心，自行开发了具有防过充过放、LED恒流驱动及调光调色温等功能的太阳能控制器。组建ZigBee星型网络，利用ZigBee无线网络将传感器采集的数据传给监控中心，实时显示采集到的数据以实现无线远程监测，并传送监控中心的控制命令到节点模块，节点模块做出相应的开关灯、调光调色温等动作以实现无线远程控制。通过研究LED阵列排布，使自行开发的灯具上所有LED灯珠质心过余温度相等，并仿真分析了该灯具的热均匀分布。利用Matlab对LED阵列照度进行计算，得到了该灯具近场照度最大均匀面，并在Tracepro里仿真分析了该计算结果的准确性。测试表明，系统达到了节能高效、散热良好、出光均匀的目的，较好地实现了新能源、新光源及无线通信技术的结合，具有一定的应用价值。 【关键词】：ZigBee 太阳能控制器 智能照明 热均匀分布 近场照度
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM923.34;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 传统太阳能 LED 照明系统的特点及现状10-11
• 1.3 本文的目的和任务11-13
• 第2章 太阳能 LED 照明系统的基本结构与相关理论13-22
• 2.1 太阳能 LED 照明系统的基本组成13-17
• 2.1.1 太阳能电池的总类及特性14-15
• 2.1.2 LED 基本特性与特点15-16
• 2.1.3 蓄电池特性16
• 2.1.4 ZigBee 无线通信技术简介16-17
• 2.2 太阳能 LED 照明系统的热学与散热基础17-19
• 2.2.1 LED 发热原因17-18
• 2.2.2 传热方式与常用散热方法18-19
• 2.3 太阳能 LED 照明系统的光学与照明基础19-22
• 2.3.1 LED 发光原理与白光的实现19
• 2.3.2 光度学与色度学19-22
• 第3章 太阳能 LED 照明系统的电路设计22-38
• 3.1 模拟充放电控制电路22-27
• 3.1.1 蓄电池充电控制电路23-25
• 3.1.2 电压采集与电流采集25-27
• 3.1.3 保护电路27
• 3.2 数字控制电路及其他外围电路27-32
• 3.2.1 单片机电源电路28-29
• 3.2.2 晶振电路29-30
• 3.2.3 光敏电阻及温度传感器30-31
• 3.2.4 工作状态指示及相关接口电路31-32
• 3.3 LED 驱动电路32-36
• 3.3.1 模拟调光和 PWM 调光32-33
• 3.3.2 LED 常用驱动方式33-34
• 3.3.3 本系统灯具驱动设计34-36
• 3.4 太阳能控制器 PCB 制板设计36-38
• 第4章 太阳能 LED 照明系统的热学与光学设计38-46
• 4.1 热学设计与模拟仿真38-40
• 4.1.1 LED 阵列排布设计38-39
• 4.1.2 LED 灯具热学仿真39-40
• 4.2 光学设计与模拟仿真40-45
• 4.2.1 LED 阵列照度计算40-41
• 4.2.2 LED 灯具光学仿真41-45
• 4.3 灯具 PCB 制板设计45-46
• 第5章 太阳能 LED 照明系统的软件设计46-54
• 5.1 AVR 单片机控制程序设计46-49
• 5.2 ZigBee 无线网络的建立与应用软件设计49-53
• 5.2.1 IAR7.51A 软件开发环境介绍49-50
• 5.2.2 星型网络的建立与节点应用程序设计50-53
• 5.3 上位机监控软件设计53-54
• 第6章 系统搭建与测试54-64
• 6.1 器件选择与计算54-58
• 6.1.1 蓄电池选择与计算54-56
• 6.1.2 太阳能电池选择与计算56-58
• 6.2 系统测试58-64
• 6.2.1 充放电、开关灯及调光调色温测试58-59
• 6.2.2 无线通信距离测试59-61
• 6.2.3 灯具温度测试61-62
• 6.2.4 灯具近场照度测试62-64
• 第7章 总结与展望64-66
• 7.1 总结64-65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录 A 实物照片图70-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果76

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于模糊PI调节Boost电路的光伏系统最大功率点跟踪控制    尤鋆;郑建勇;

组建SMAC协议构架的ZigBee星形网络    刘奇;尤一鸣;

PCB抗电磁干扰设计的研究    李晨晖;陈胜权;

太阳能路灯选型、设计及安装    朱明海;李中明;

光伏储能用VRLA蓄电池的设计与开发    任建成;郑士海;钱加平;

隔离型LED照明灯供电电路的设计    李栋梁;

我国光伏上网分区标杆定价研究    李钢;

新型太阳能光伏照明系统的研究    王国玲;林辉;

浅析环保能源——太阳能的开发与利用    柳丽红

单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计    马云峰

Study on High-power LED Heat Dissipation based on Printed Circuit Board    

基于Zig Bee的农业信息无线传输网络研究与实现    代媛;何东健;张建锋;

基于RS-485总线的金属氧化物避雷器在线监测系统的研究    杨小平,李盛涛,张磊

基于AD7862数据采集系统的设计    孙业明;史宜巧;

热镀锌工艺中助镀剂温度监控系统设计    张计风;王宝珠;贾科进;刘艳彬;

路灯控制系统控制方法研究    纪玲玲;

基于ZigBee技术的路灯无线控制系统的设计与实现    陈韦松;陶齐齐;施连敏;

家用电暖气温控器的设计    李春霞;沈燕妮;宿忠娥;

基于单片机的低功耗智能开合器的设计    龙敏;陈雪玲;秦红红;李雪莲;

基于Proteus的温室温度自动控制系统的设计与仿真    胡景华;童淑敏;毕玉革;武佩;

ZigBee技术在无线点菜系统中的应用    孙建梅;陈秀寓;

LED散热与寿命改善设计    滕飞;慕建伟;宿天赋;李开祥;李国欣;

两种低色温白光LED的性能比较    杨厚云;盛建平;王晶;

MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究    马云峰

我国区域之间电力互换效益分析模型研究    徐隽

基于Z源网络的三端口光伏系统研究    高志强

大功率LED封装共晶炉及灯具传热过程仿真分析    唐顺杰

基于MSP430单片机的环境监测仪设计    姚营营

海底接驳盒运行监控与管理系统研究    林冬冬

云南省太阳能产业竞争力研究    田琼琼

重组材板坯铺装均匀性检测装置的开发研究    张毅

电动车用锂离子电池组的监测与SOC估算研究    李秀亮

基于ZigBee技术的语音通信系统设计与实现    汪影

我国太阳能光伏发电法律保障制度研究    左媛

大功率LED灯泡设计的关键技术研究    宋全雷

基于MSP430的动力锂离子电池管理系统的设计与研究    张金顶

储能蓄电池的技术要求在PVLED独立照明系统中应用    周明明;周龙瑞;赵文超;陈体衔;

高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用    宋贤杰,屠其非,周伟,周太明

1 W级大功率白光LED发光效率研究    李炳乾

滑模技术在PV最大功率追踪系统中的应用    张淼,吴捷

非对称模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用    张超,何湘宁

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制    傅诚;陈鸣;沈玉樑;余世杰;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

基于输入-输出参数的光伏电池最大功率控制的比较    杨水涛;张帆;丁新平;钱照明;

几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进    徐鹏威;刘飞;刘邦银;段善旭;

异常天气城市路灯照明控制策略    景春国;何荣富;舒冬梅;

关于LED应用于照明的研究和设计    王乐

多支路并网型光伏发电最大功率跟踪器的研究    陈兴峰

大功率照明LED恒流驱动芯片的设计    沈慧

LED的驱动电路研究    李军伟

无线照明系统休眠策略的研究与实现    孔庆彦;苏淑芝;

太阳能楼宇楼道照明系统的开发与研究    王兴林;

现代汽车照明系统中LED的应用    罗建政;

太阳能LED路灯照明控制系统的设计    杨晓光;寇臣锐;汪友华;

基于Etendue和显色特性的内窥镜LED照明系统的设计    徐佳;王蔚生;张鸣杰;邱崧;

LED在汽车照明系统中的应用    王声学;吴广宁;蒋伟;李生林;

大功率LED在野战医用深部照明系统中的应用    邵威;李拴德;王晓峰;

基于ZigBee的LED寿命检测系统    饶亮;傅志中;于英俊;吴浩;

基于正交试验法的显微镜上照明设计    蒋贤满;徐永明;余桂英;

ZigBee技术在现代化教室照明系统中的应用    范卫东;黄越;

浅谈LED艺术照明系统的集中控制解决方案    王刚;

地下停车场LED照明系统之应用与节能效益评估    蕭弘清;張智鴻;劉冠顯;林琨智;

LED照明于绿色创新产品之设计研究    顔嘉德;周鼎金;

浅谈LED照明的应用    张庆;

照明领域的中日LED应用比较    于冰;刘祥吉;王长太;刘松林;马汉杰;

ZigBee技术在锅炉焊接质量监控系统中的应用    凌志浩;周怡颋;郑丽国;

基于ZigBee技术的井下人员定位网络系统    刘斌;

基于ZigBee的监护系统设计及其电磁兼容分析    弭强;张金玲;吕英华;朱琳;

基于ZigBee技术的井下人员定位系统读卡器的研究    申婕;

基于ZigBee技术的油井无线视频监测系统研究    雷文礼;杨延宁;刘巧平;张水利;陈旸;

LED开启“按需照明”新时代    本报记者 任欢欢

英国零售巨头冷柜采用飞利浦LED照明系统    蔡辉

LED照明为地下停车场电耗做减法    本报记者 李静华

重庆建成LED景观照明示范工程    龙华

瞄准新一代LED应用市场道康宁开发新型有机硅材料    本报记者 陈其珏

丽讯携LED投影机发力我国市场    本报记者 郑燃

大功率高亮度LED项目落户开发区    吴骏

LED“照亮”传统经济升级道路    本报记者 吴哲　陈韩晖

欧普照明 挺进LED“金字塔尖”    本报记者 吕佳琪

聚焦09年平板市场LED电视热潮来袭    记者 申海洋

基于节点移动性的ZigBee网络自适应路由策略研究    穆嘉松

自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用    丁毅

CF-LCoS微型投影光引擎的LED照明系统研究    张文字

曲面斜率角控制法的理论研究及其在LED照明的CF-LCoS微型投影光引擎中的实现    陈恩果

基于ZigBee的位置指纹法室内定位技术研究    李方

基于LED的微型投影仪光学引擎关键技术的研究    赵爽

LED显示屏灰度控制关键技术的研究    严飞

照明用大功率LED热管散热器的研究    鲁祥友

紫外激发白光LED荧光粉的制备及发光特性研究    肖芬

大功率LED结温测试及其在封装热管理中的应用研究    陈全

基于高效率LED驱动器及ZigBee网络的智能照明控制系统    江磊

基于ZigBee隧道照明无线控制系统研究和设计    肖华

基于ZigBee的机泵无线监测智能单元研究    齐鹤

基于ZigBee的水文遥测系统    于宵云

基于ZigBee无线传感网和模糊控制的温室番茄智能灌溉系统设计    张胜

基于ZigBee技术的无线水文监测应用研究    张云飞

基于投资回报分析的LED商用照明业务规划研究    施上新

基于ZigBee的土壤湿度无线采集系统节点设计    韩廷阁

基于ZigBee的自组网无线路灯控制系统研究与设计    黄沈磊

基于ZigBee和红外检测的停车位监控系统的研究    金春嫣