雖然需要初期投資，但更低的能耗、維護(hù)成本以及靈活的設(shè)計證明固態(tài)照明 （SSL） 是傳統(tǒng)照明技術(shù)的一種可行替代技術(shù)。 而且，通過如占位傳感器和環(huán)境光傳感器、外部調(diào)光控制器等各種有效的智能方法來消除多余光照，能夠進(jìn)一步提升節(jié)能效果。 既然有大量的 LED 恒流驅(qū)動器需要 0-10 V DC 輸入進(jìn)行調(diào)光，那么我們重點(diǎn)討論一下借助無線接口使用這些驅(qū)動器。

我們的總體構(gòu)想是相對明確的。 首先傳輸包含所需控制電壓的數(shù)據(jù)流，并由一個經(jīng)配置后用作微處理器的 RS-232 透明接口的模塊接收該數(shù)據(jù)流。 然后，微控制器解析該數(shù)據(jù)流并將相應(yīng)的值加載到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寄存器，產(chǎn)生所需的控制電壓。

由于如筆記本電腦、平板電腦和手機(jī)等設(shè)備已被大量使用，因此選擇藍(lán)牙連接規(guī)范來傳輸控制電壓數(shù)據(jù)流。 在接收側(cè)，因在原型開發(fā)過程中的多功能性和易用性優(yōu)勢，我們選擇了 Panasonic PAN1555 的 876-1005-ND 評估板。

按照 3.3 V 工作電壓和一個 USART、一個可編程內(nèi)部振蕩器、足夠但不太多的 I/O 的要求選擇微控制器。 考慮到將來需要采用 PWM 控制和存儲非易失性數(shù)據(jù)，于是又增加了 PWM 和 EEPROM 功能要求。 鑒于此，最終決定采用 PIC12F1822-I/P-ND 。

DAC 的選擇依據(jù)是單電源、輸出電壓至少為 10 V、一個串行接口、12 位分辨率和一個外部基準(zhǔn)輸入。 LTC1257IN8#PBF-ND 證明是一款值得考慮的候選器件。

為使 DAC 能產(chǎn)生必需的輸出范圍，需要一個 10 V 電壓基準(zhǔn)。 之所以選擇 LM4040CIZ-10.0/NOPB-ND ，是因?yàn)槠?±0.5% 容差、TO-92 封裝和 15mA 電流輸出能力。

為該電路選擇電源時考慮了多個條件。 首先，電源電壓應(yīng)足夠高，可使 DAC 產(chǎn)生 10 V 輸出。 根據(jù) LTC1257 的技術(shù)規(guī)格，VCC 需要比基準(zhǔn)電壓 （10 V） 高 2.7 V，因此選擇 15 V 電源是合適的。 按照具有最小基底面、輸出電流至少 200 mA 以及封閉型板安裝電源的要求，決定選用 RECOM Power 945-1068-ND 電源模塊。

盡管 DAC 由該 15 V 電源直接供電，但 Bluetooth 模塊需要 3.3 V 電源，該電源還向微控制器供電。 利用線性穩(wěn)壓器將電壓從 15 V 降至 3.3 V 毫無效率可言，因此選擇具有小基底面、最高輸入 28 V、最大輸出 500 mA 的 945-1648-5-ND 開關(guān)穩(wěn)壓器。

為簡化諸如有源冷卻等外部器件的電源，確定由 945-1648-5-ND 提供 5 V 電源，還因?yàn)樵撈骷碛凶罡?28 V 輸入和最大 500 mA 的輸出能力。 考慮到這個 5 V 電源，我們選擇 296-6549-5-ND“電源軌分離器”提供等于所選 DAC 輸出一半的電壓以保持一致，并允許以線性方式控制采用 5 V 電源的設(shè)備。 采用零件編號為 277-1274-ND 的端子塊連接 5 V 電源和“電源軌分離器”電壓。

編號為 277-1247-ND 的端子塊間距為 0.200”，可連接 14-30 AWG 導(dǎo)線并能承受高達(dá) 10 A 的電流，因此選用來連接 AC 電源和恒流 LED 驅(qū)動器的連接導(dǎo)線。

采用上述零件和輔助元件的完整原理圖如圖 1 所示。

圖 1

無線線性調(diào)光器原型。 控制電路零件清單

如上所述，需要對 PAN1555 藍(lán)牙評估板進(jìn)行專門配置，使其作為微控制器的透明 RS-232 接口；需要對微控制器進(jìn)行編程，使其能夠接收控制電壓數(shù)據(jù)流并相應(yīng)地加載 DAC 寄存器。 此外，還需要找到向藍(lán)牙模塊傳輸控制電壓的方法。

評估板上 Panasonic PAN1555 藍(lán)牙模塊的工廠默認(rèn)設(shè)定需要重新配置，以適應(yīng)這一特定應(yīng)用。 可使用通過硬線連接式 RS-232 接口發(fā)送的 AT 命令解決這一問題。 使用如 TTL-232R-3V3-WE 等“智能 USB 電纜可簡化該任務(wù)。 使用這種電纜時需要著重考慮兩點(diǎn)。 第一，為使電纜中的 FT232R 成為一個虛擬 COM 端口，必須從 FTDI 下載 免費(fèi) USB 驅(qū)動程序 。 第二，盡管該電纜上的 TTL 電平為 3.3 V，但電纜 VCC 電源電壓為 USB 端口電壓 5 V。為了在配置期間向評估板供電，電源電壓必須經(jīng)過穩(wěn)壓，降至 3.3 V。組合使用諸如 L4931CZ33-AP 3.3 V 穩(wěn)壓器、 EEA-GA1H2R2 2.2 μF 電容器等幾個元件的就能輕松滿足穩(wěn)壓要求，如圖 2 所示。

圖 2 試驗(yàn)板配置電路。

配置電路零件清單

點(diǎn)擊 藍(lán)牙模塊配置 登錄 eewiki.com，獲取有關(guān)該藍(lán)牙模塊全面詳細(xì)的分步說明。

在深入研究如何對微控制器進(jìn)行編程，使其能夠接收、解析電壓數(shù)據(jù)流前，首先需要確定待傳輸數(shù)據(jù)流的格式。 本例中，我們決定采用以前在 Digi-Key 氣象站 采用的格式。 這種格式依次由一個傳輸類型字符字節(jié)、一個類型標(biāo)示符字節(jié)和三個數(shù)據(jù)字節(jié)組成。 具體來講，字符字節(jié)“D”表示數(shù)據(jù)，標(biāo)示符字節(jié)默認(rèn)值為 1，因?yàn)閮H需傳輸一個百分?jǐn)?shù)，三個數(shù)據(jù)字節(jié)分別由所需 D/A 電壓的百位數(shù)、十位數(shù)和個位數(shù)組成。 例如，75% 的傳輸格式為“D1075”。

確定了百分比數(shù)據(jù)的發(fā)送格式后，就可對微控制器編程，處理數(shù)據(jù)流。 編程過程包括設(shè)置配置字（位）、定義變量和具體的寄存器位、設(shè)置 I/O 配置、UART 初始化。 點(diǎn)擊 匯編源代碼和十六進(jìn)制文件 訪問 eewiki.com，獲取簡單實(shí)用的匯編源代碼，用于接收數(shù)據(jù)流并使用位拆裂法加載 DAC。

需要指出的是，為該應(yīng)用編寫的程序僅限于采用 0% 到 100% 且增量為 10% 百分?jǐn)?shù)解析、加載 DAC。

采用如筆記本電腦、手機(jī)等極常見的設(shè)備傳輸控制電壓數(shù)據(jù)流是一個相對簡單的任務(wù)。 為這些設(shè)備尋址時，只需找到一個合適的串行端口規(guī)范應(yīng)用 （app.） 即可。 如果是采用 Android 操作系統(tǒng)的設(shè)備，Google Play 上的 Bluetooth SSP 應(yīng)用便是一個極好的選擇。 一旦手機(jī)與 PAN1555 藍(lán)牙模塊完成配對、連接，終端用戶就可選擇“鍵盤模式”，然后在該模式下標(biāo)記、配置 12 個按鍵，發(fā)送具體的數(shù)據(jù)流，如“D1050”（50%）。 下圖所示為按鍵經(jīng)過標(biāo)記、配置的手機(jī)屏幕。

圖 3：藍(lán)牙 SSP 示例。

根據(jù)上文，傳輸控制電壓數(shù)據(jù)流的第二種方法是利用具有藍(lán)牙功能的筆記本電腦，此時可通過微軟的 Visual Studio Express? 的執(zhí)行這一任務(wù)。 首先，使 PAN1555 藍(lán)牙模塊與筆記本配對。請記下在筆記本電腦上為“在藍(lán)牙鏈路上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)串行傳輸”創(chuàng)建的 COM 端口編號。 通過創(chuàng)建一個 Visual Basic TM Windows Forms 應(yīng)用來構(gòu)建無線控制界面，如下所示。該界面使用了一個串行端口并包括按鈕和資源圖像，用于啟動控制電壓數(shù)據(jù)流傳輸。

圖 4：Visual basic 界面示例。

點(diǎn)擊 Visual Basic 接口示例 登錄 eewiki.com 網(wǎng)站，獲取完整的 Visual Basic 項(xiàng)目。

毫不夸張的講，無線數(shù)據(jù)流傳輸接口和接收器電路可以連接任何要求采用 0-10 V DC 輸入進(jìn)行調(diào)光控制的 LED 驅(qū)動器。

LXMG221W-0700034-D0-ND 便是一款合適的驅(qū)動器。 該器件擁有緊湊小巧的外形、通用輸入電壓范圍 （90-277 VAC）、700 mA 恒流輸出、寬輸出電壓范圍 （14-48 VDC） 以及 1-10 V 的輸入控制范圍，因此是絕佳選擇。 最大亮點(diǎn)是其低功耗模式，該器件在該模式下會在控制電壓低于 0.6 V（最大）時熄滅 LED。

為了制作一個能用于檢驗(yàn)無線控制功能的完整仿真燈具，還需要滿足最后的設(shè)計要求：一個 LED、一種熱界面材料、一個散熱器、光學(xué)器件和互連器件。

鑒于個人喜好在中等測試電流條件下光通量超過 1000 流明的冷白光 LED 陣列 （5000K）、 接近驅(qū)動器輸出電壓上限的正向電壓，于是選擇了 CXA2011-0000-000P00J050H-ND。

此外，還需要一種導(dǎo)熱性能優(yōu)異的熱界面材料并考慮到 LED 陣列的實(shí)際尺寸 （22mm2），決定使用 1168-2063-ND。

LED 在 700 mA 時的正向電壓約 43.8 V，因此需要配備一個至少能滿足 31 W 散熱要求的散熱器。 散熱器的選擇條件是易于裝配、有源冷卻、圓形，因此決定采用 1061-1088-ND 40 W 通用散熱器。 為簡化散熱器的有源冷卻，選擇了 1061-1006-ND SynJet 模塊、1061-1050-ND 連接線束。

采用 WM4788-ND LED 底座滿足最后兩個設(shè)計條件 - 光學(xué)器件和互連器件。 從互連器件角度看，底座不僅不需要焊接到 LED 陣列上，還能直接可靠地固定到散熱器的 4-40 孔結(jié)構(gòu)上。 雖然透鏡蓋沒必要達(dá)到真正的光學(xué)器件標(biāo)準(zhǔn)，但也應(yīng)在某種程度上能夠進(jìn)行色散、保護(hù) LED 陣列。

圖 5： 完整的無線解決方案。 （照明零件清單）。

盡管該無線接口和接收器電路的總目標(biāo)是控制給定燈具的調(diào)光效果，但也可作為測試平臺，用于評估由 LED、熱界面材料、散熱器和具有不同驅(qū)動電流的 LED 驅(qū)動器構(gòu)成的不同器件組合，以確保獲得最佳性能。