智能调光LED台灯
台灯已是千家万户的必需生活电器，在我国，照明耗电量占年发电总量的12% (超过100亿kW•h)。现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯，并且控制方式多采用手动开关，不能连续调节，更不能自动调节，与现在家电的智能化、人性化、低碳设计理念有所出入。如何解决这一问题已是迫在眉睫。
本作品设计的是一种可智能调光的LED台灯，该台灯光线柔和，节约电能，智能化程度高，给人一种现代化、人性化且高舒适度的感觉。本产品主要利用光传感器和红外传感器，以单片机为主控器件，提供自动调光、手势调光和触摸调光等多种调光方式实现对灯光亮度的智能控制，以使人眼感觉更加舒适，使台灯的控制更加方便。 基本原理概述
本作品基本思路是通过单片机进行控制，使用光传感器、红外对管和触摸板等外围器件实现对LED亮度的控制。台灯底座上有一个开关，当开关处于关闭状态时，台灯不亮；当开关处于打开状态时，台灯可以通过一个按键在自动调光、手势调光和按键调光三种模式之间自由切换。
当切换到自动调光档时，单片机可以通过光传感器、利用A/D转换器检测外界的光照强度，从而调节合适的台灯亮度，当外界较亮时，台灯亮度较低；当外界较暗时，台灯亮度较高，从而起到节约电能、保护眼睛的作用，同时给人一种舒适感，省去多余的人工操作。
当切换到手势调光档时，用户可以利用一对红外对管实现对光照强度的非接触手势调控，其灵感来源于当前智能手机和平板的手势操作，在这里我们把它应用到台灯上。在这里我们在台灯的支架上竖直放置两组红外对管，当人手从下向上挥动时，下方的红外发射管发射的红外光先被遮挡反射，从而使红外接收管产生光电流，再通过电压比较器使单片机识别出这个电位变化。当手挥离下方的红外发射管，挥至上方的红外发射管时，此时下方红外接收管电位恢复正常，上方红外接收管产生一个电位变化并被单片机识别。通过判断电位变化的顺序，即两个红外接收管电位变化的前后关系，即可判断出人手挥动的方向。根据人手挥动方向即可对亮度进行调节，当人手向上挥时使亮度增加，当人手向下挥时亮度减小。
当切换到按键调光时，则是通过台灯底座上的两个点触式来实现。当人手按到到减弱按键时，亮度由最亮逐步下降，当人手按到增强按键时，亮度由当前亮度逐步增强。
在所有调光方式中，对亮度的调节都通过单片机IO口模拟PWM脉冲宽度调制技术来对LED两端电压进行调节从而调节台灯的亮度，使台灯的亮度可以连续的变化。
1
图1
作品示意图
本LED智能台灯系统主要包括以下五个模块： （1） LED照明模块
用多个白色LED并联组成LED照明模块，亮度充足，光线柔和。
图2
LED照明模块
（2）单片机模块
利用STC89C52单片机实现对按键调光以及红外传感器和光传感器的控制。其中包括单片机电源电路部分，外围晶振部分，复位电路部分。
（3）人体红外检测模块
利用红外对管来检测人的手势，通过判断人手的挥动方向，来调节灯的亮度。当人手向上挥动时灯变亮，手向下挥动时灯变暗，使得对亮的的控制变得更加智能。
图3 红外测试电路
（4）按键调光模块
通过两个点触式开关来实现光源光强的调节。当按下减弱开关时，单片机会检测到低电平，并将PWM波的占空比减少，这样光强变弱。当按下增强开关时，单片机会检测到低电平，并将PWM波的占空比增加，这样光强变强。
（5）光传感器调光模块
通过光传感器检测外部光强，利用A/D转换，用单片机对光强进行处理，从而计算出台灯应有的亮度，使台灯自动调光。
3
图4 产品创新点介绍：
首先，在台灯上使用光传感器自动调光，于节省能源和保护人眼都有很好的效果，是现在市场上的台灯所不能比拟的。
其次，突破性的使用成对的红外传感器，使台灯支持手势操作，通过向上挥手和向下挥手调节灯的亮度，这大大增强了台灯的智能程度。
其三，可使用按键进行手动调光，使台灯更加人性化。 可以说本作品与现有产品相比，可以带给用户更好的体验。 产品市场前景：
目前，我国已经成为全球最大的LED灯具生产国，根据科技部的十二五规划，到2015年，LED在照明市场的份额要达到30%，国家发改委也制定了路线图，到2016年彻底淘汰白炽灯，这更是为LED产业打下了一支兴奋剂，具不完全统计，全国各地打造的LED产业园不下20个，今年产业总规模预计要达到2000亿，2015年将超5000亿。
LED被认为是21世纪的照明光源。LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，可控制好、无辐射，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10％，荧光灯的50％。LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯，环保无污染。
在本产品中，采用先进的LED光源，应用了红外，光敏等技术，实现了智能LED台灯。目前国内上述的技术都已比较成熟，但并没有把这些技术应用在台灯上的先例。目前主流的智能台灯也仅仅有手动调光这一功能，有智能调光的
4
光传感器模块实物图
台灯几乎没有。将单片机，光敏和红外等技术全部应用于台灯，可以大大提升台灯的档次与水准，打造高端智能台灯的品牌。
该项目设计的智能台灯，将光敏、红外等多种传感器与单片机进行连接，然后通过单片机的PWM脉冲调制技术对LED台灯的进行调控，以多种方式实现了对亮度的智能控制，其中包括了自动调光和手动调光，手动调光又分为手势调光和按键调光，充分体现了了智能化的设计理念，主要适用于高端智能台灯市场，适用范围较广，推广前景很好，是一款独具特色的产品，使人眼前一新。
LED智能台灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保；是新一代固体冷光源，光色柔和、低损耗、低能耗、绿色环保，适用家庭、商场、银行、医院、宾馆、饭店等各种公共场所长时间照明。本着智能、多功能、低碳、人性化的设计理念，智能地实现了台灯手势调光及自动调节亮度，成本不高，而且智能型强，能使人眼前一亮，产生一种购买的冲动。
5
