第一篇：LED轨道车辆工业设计论文

1LED在交通工具中的应用概况

1.1在飞机中的应用

LED在飞机客舱中的应用也颇为广泛，大面积的使用隐光源设计使得飞机客舱效果美轮美奂，大大的减少了乘客出行的旅途疲劳.客舱照明使用了节能型的LED，随时控制亮度和颜色，夜间乘务员可以为乘客提供白昼的感觉，而当乘客需要休息时，舱顶则可模拟美丽的繁星点点的夜空.1.2在轨道车辆中的应用现状

LED光源在轨道车辆中的应用处于刚刚起步阶段，目前LED主要应用在车辆客室内部照明，而且应用的程度相对比较简单，只是用LED取代了客室普通白炽灯管，实现了简单的功能替代，而在设计上没有发挥出LED的优势.比如沈阳地铁采用传统的灯管形式灯带，灯带每隔一段距离会有一块暗区，影响照明的同时视觉感受也相当一般.而在深圳地铁的设计当中将传统的白炽灯管改为了LED灯，因采用后部背板点状LED布置，所以车辆灯带取消了此前灯管连接处的暗区，形成了一条完整的色带，这样增加视觉连贯性,但这样的改变虽然起到一定的装饰效果但也是谨小慎微的.在国外的轨道车辆设计中，设计师已经将LED灯源充分的应用，例如法国的AGV高速动车组客室灯光设计有了很大的突破，设计的步伐也在加快.2轨道车辆LED灯具设计要素分析

LED作为照明工具可以在照明方式、灯罩外形设计以及灯光色彩上进行重点设计研究.2.1客室照明要素分析

照明方式的不同、照度的不同以及灯源位置的不同，会产生不同的空间效果.(1)整体照明：最常用的照明方式，光线自光源向四面八方而不受遮挡，但在轨道车辆中这样的照明方式几乎没有.(2)方向照明：即用不透光罩板将光线控制在一定的方向内，轨道车辆中的照明方式大部分为此种照明.(3)间接照明：即用灯罩控制光线，使光线先照射到墙壁或天花板上，再反射出来.这种光线柔和，光影效果微妙，能够使得客室空间产生温暖亲切的气氛.这种照明方式应用较少，也是重点研究的设计方向之一.另外，LED照明灯罩的外观设计也会在很大程度上影响到整体客室的设计风格，外观设计要与车内空间的大小、形状等属性相协调一致，还要符合空间的总体艺术要求，形成一定的环境氛围.最新设计的香港南港岛线全自动驾驶车辆，此车在设计着重对车灯进行了研究，在中立柱扶手上增加了环形灯的同时，两条传统的灯带也设计成了“泡泡”形式，大大的活跃了客室的环境氛围。

2.2车头灯照明要素分析

LED在车头前照灯的设计上有着巨大的造型潜力，由于其安装结构的缩小，照度的增加，可以很大程度上减小车灯的造型限制，LED能够实现设计师设计出的各种尺寸各种形状的灯罩外观.尾灯的设计同样重要，只有前照灯和尾灯的完美的配合才能设计出新颖别致的车头外观.2.3照明色彩分析

除了灯光的布局以及灯罩外形的设计外，灯光的色彩设计亦十分的关键.LED能够实现全色彩发光，不同的色彩能够发挥不同的功效，不同的色相能够提供给乘客各自不同的心理感受.例如，蓝色和红色能分别给人带来冷暖的感觉，同时蓝色给人一种冷静感，而红色带给人的是兴奋感.3结论

城市轨道车辆发展势头迅猛，轨道车辆项目作为提升产业结构的推进器,担负了提升产业领航者的使命,如何将LED照明技术应用于大型轨道车辆项目是一个非常有意义的研究课题.从对LED照明技术的分析中可以看到LED光源在效率、光学设计灵活性、显色性、寿命等方面都具有传统光源不可比拟的优势；从对LED照明在其它交通行业的成功应用案例可以看出，LED在轨道车辆照明系统中具有很大的应用潜力,利用LED现有技术能够设计出更加现代、更具特色的轨道车辆，同时能够为乘客提供更为舒适的乘坐环境。

第二篇：LED照明灯具在轨道车辆上的应用

LED照明灯具在轨道车辆上的应用

技术工程部 宋玉庆 高夫基

摘要：本文简述了LED照明灯具特点及应用场合，重点介绍在轨道车辆客室照明系统的应用结构及可行性。

1.简介

近年来，随着以节约能源、保护环境为宗旨的绿色照明灯具的应用。LED是Light Emitting Diode（发光二极管）的简称，早在上世经60年代就已经出现，80年代后在辅助、指示、信号等低照度的场合成功地广泛应用。从LED产生到现在，其能够达到的最高光通量已经增加了几个数量级，目前达到了100lm以上，已逐渐开始成为白炽灯甚至荧光灯的实际替代品。

随着轨道车辆的技术发展，客室照明要求相应地日趋严格，LED作为一种新型的固态光源，正逐渐被应用在客室照明系统中，将成为轨道车辆的新一代照明光源。

2.LED发光的原理及性能特点 电致发光原理

与其他二极管一样，LED包含有一片半导体材料基片与杂质相互渗秀或掺杂形成的pn结。稳态时，极性相反的载流子（电子或空穴）因形成了空间电场无法穿过Dpn结。当LED的pn结正向偏置时，电流可以正分容易地从P区（阳极）流向N区（阴极），但不能反向流动。当电子空过PN结从N型材料进P型材料时，电子和空穴的复合过程会产生光子。这一过程称为电致发光。因此暴露的的半导体材料表面可以发光，这就是LED发光的原理。

灯具的作用

灯具是能起到分配、透过和改变光源的光的设备，包括除光源外所有用于固定和保护所需的全部零部件，必要时还可包括其与电源连接的线路附件。其具体作用是

1).合理地分配光，即将光源的光通量重新分配 2).防止光源或灯具所产生的眩光 3).提高光的利用率 4).保护光源免受损伤 5).美化和装饰照明环境。

光学特性

灯具的光学特性主要由下列三特性决定。1).灯具效率

灯具效率是在规定条件下灯具所发出的光通量ΦL与灯具内的全部光源在灯具外点燃时发射的总光通量Φs之比。以符号η表示。

η=ΦL/ΦS

灯具的效率愈高愈好，一般灯具的效率为0.7时属于较高效率的灯具；如果灯具效率达到0.8，则属于高效率灯具。灯具所用的材料影响灯具的效率，如采用高反射比和透射比的材料，则灯具效率提高甚大。效率也取决于灯具的出光口大小，出光口愈大，则效率愈高。此外灯具效率还取决于灯罩和反射器形状的光学设计。

2).灯具的截光角和遮光角 灯具的截光角（γ）是在灯具垂直轴与刚好看不见高亮度发光体的视线之间的夹角。而遮光角是截光角的余角（α）。遮光角愈大，则眩光愈小。

3).配光曲线

灯具在空间各个方向上的光强分布情况，用配光曲线来描述。配光特性是衡量灯具光学特性的重要指标。

在城轨车辆的客室照明实际应用中，一般要求灯具光线均匀，不能有防碍视觉的眩光或闪光。同时照度均匀易于控制。在距地板面0.8米处的照度不低于300lx。

LED灯具特点

与轨道车辆上目前广泛应用日光灯相比，LED灯具的优点是比较明显的，作为新一代的照明光源，较其他照明光源，具有以下优点：光效高、功率因素高、无频闪、无紫外光、启动快、寿命长、抗震性好、绿色环保。

第一，节能，在满足同样要求照度情况下，采用LED灯的功率仅为普通日光灯的1/2~1/3。节省效果是很明显的。这一点在轨道车辆的客室照明系统，将再通过合理的电源选择形式与应急灯设置方式，可以在简化线路与控制方式的同时，并大大减少照明系统辅助功率的需求。

第二，耐震性优良，作为一种新型的固态光源确立了在机动车、轨道交通等车辆中应用的绝对优势，目前汽车除前大灯外几乎都由LED取代。

第三，维护简单寿命长。一般普通日光灯的寿命在5000小时左右，由于轨道车辆的交流供电品质影响，其实际寿命会更低。再加上因镇流器、启辉器等零件的故障造成车辆使用过程的维护保养方面花费在照明系统的费用与时间很大。而LED灯的寿命一般在30000小时，远远长于日光灯的使用寿命，几乎是轨道车辆系统寿命最长的零部件。而且LED灯采用直流恒压供电，受电源品质的影响也小得多。因此采用LED灯具会极大地减轻轨道车辆在照明系统的维护精力，提高整个车辆的可靠性。

第四，无频闪效应，照明品质高。日光灯的闪烁频率为电源频率的两倍。第五，启动过程简单、迅速，并且不会因频繁启动而损害LED的工作寿命。

第六，工作时动态范围大，从3％工作电流～100％工作电流范围内可大幅度调光的特性，易实现智能化调光节能，既节能又延长LED的使用寿命。这在上海地铁3号线等有频繁开关或调节亮度的应用中具有绝对优势。

第七，LED供电电压低，在普通照明中要设置电源转换电路，使灯具结构复杂。但是在轨道车辆上通过合理选择客室照明系统的供电方式，会简化照明系统的电气设计及要求。

第八，LED灯具的制造和使用过程无重金属污染，而且还能再利用，是具有绿色前景的新一代照明灯具。

3.LED照明灯具的结构形式

LED作为轨道车辆的客室照明形式主要有三种方式

第一种方式最为简单，制作外形结构与原来荧光灯外形接口一致的LED灯具，直接替换下原来灯具。需要说明的是由于LED的工作方式与原来荧光类大不相同，电源部分需要重新设计，由于目前市场一般用的超高亮度LED单元，为直流12V或24V。所以这种荧光灯式LED灯在LED单元的背面均设有电源驱动转换电路，将交流220V电源转换成LED照明单元所需的直流电源。对于我们轨道车辆来说，因为车辆系统本身有24V的直流电源，因此可以对客室照明系统的供电电路重新进行设计，直接使用车辆的24V系统供电，取消灯具本身的驱动电路，将会极大增强灯具的可靠性。这种灯管式的LED灯具由于受制于遮光角度问题，难以避免在灯罩背面产生暗区，目前还难以被广泛应用。但是，在已有车辆的节能改造中是优选的易行方案。

图2 荧光灯管式LED灯具

第二种方式是边缘布置LED光源的平板照明形式，这种灯的结构如图3所示，主要有超高亮度LED灯带、散热片、弹性卡簧、平板灯体、封装胶带及电源线组成，一般的平板灯的厚度可以做到8mm或者更小，长度和宽度通过组合几乎不受限制。这种结构的平板灯体将导光板与扩散板设计集于一体，因此不会产生牛顿环等现象。与通过将单个LED光源通过列组成的平面光源（深圳地铁5号线）相比，这种结构的简单，散热性良好，此外还可以很容易地与顶板或侧顶板集成嵌入安装，但是由于结构布置上的限制灯具照度较低，导光板的选材上也必须保证其出光率高，光色纯正，无眩光，无暗区，透光率在90%以上，据报道目前已有可用于LED热管理系统冷却组件的聚碳酸脂导光板。在轨道车辆的客室照明上边缘布置LED光源的平板灯应趋于设计成条状灯具，可以沿客室纵向布置多条灯具，来扩大灯具面积，满足照度要求。

图3 LED平板灯结构示意图

第三种方式是设计LED灯带（国外称Light Bar），安装在原来的灯安装位置。这种结构的灯具进行线状设计，利用LED自身的出光方向性把有效的光投到客室内部，出光的利用率高，散热性好。从根本消除了把几十颗、甚至上百颗LED串、并联集成在很小的面积内，造成散热差，影响光效，抹杀了LED长处的缺点。能充分发挥LED发出的光束集中，不需要反射器聚光的长处，或通过利用平面镜光学系统，在用较少LED发光单元情况下照亮很大的面积，同时LED灯带的截面尺寸可以做得很小，如图4所示。因此原有的安装空间完合可以满足。固定形式可以采用端部或者背部嵌入安装皆可。

图4 LED灯带结构示意图

图5双排布置的灯带结构

5.LED照明灯具设计注意的问题

LED照明灯具以其节能耐振及高可靠性，很适合于在轨道车辆客室照明中的应用，但是LED产品本身也有不可避免的缺点：

1）怕高温，尤其散热不好时，会造成光效低、使用寿命短，光衰快。2）怕超功率运行，那怕是瞬时的超功率也会明显影响使用寿命。

因此，在实际应用过程中，重视设计需求，从产品安全要求（结构、IP等）、性能要求（包括配光要求），EMC（包括EMI和EMS）要求以及用户使用的要求。采取适宜的措施，对照明系统的灯具、布置、电源、控制系统进行分析设计，从整车匹配到紧急照明灯的启用等进行系统规划考虑。杜绝产品缺陷，确保客室照明系统寿命与可靠性。才能体现LED的安全、高效和长寿特性。

虽然传统光源的产热量远高于LED光源，但不会因为高温而降低其光输出，然而LED的光输出会因为结温升高而下降，因此散热问题在LED灯具中设计中至关重要。结合我们轨道车辆的具体情况来看，LED灯具的布置上一般靠近空调风道，因此这对灯具的散热特性有所改善，使散热通道短，热阻小。

电源及控制电路的设计，电源方面要设置合理的恒流源供电电路，提高LED灯具的稳定性，同时进一步加强对照明电源的电流监控手段，尤其在有调光要求的应用情况下，提高的系统可靠性。

6.结论及建议

LED用于轨道车辆的客室照明中，可以减少照明系统的辅助功率需求，通过对照明系统电路的系统的综合设计还能简化整个照明系统的电气线路，同时以其节能、高可靠、长寿命的特性将极大地减少客室照明系统灯具的维护，目前已在深圳5号线，北京14号线等车辆上逐步应用，随着LED照明技术迅速发展，此类产品必将以强大生命力更广泛地应用。

参考文献

〔1〕刘军良

钟碧羿，城轨车辆客室LED照明的特点及灯具选型分析，《电力机车与城轨车辆》，202_年第2期

〔2〕张国富

方宇等，上海地铁3号线列车客室照明节能方案设计，《上海工程技术大学学报》，202_年第1期

〔3〕王声学

吴广宁等，LED在汽车照明系统中的应用，《灯与照明》，202_年第1期

第三篇：浅论基于WTB/MVB总线的轨道车辆LED照明控制系统设计论文

目前大部分轨道车辆车厢内使用的还是传统的荧光灯作为光源，其能耗大，使用效率低。LED具有效率高、绿色环保、寿命长、能量转换效率高、抗振性能好等优点，其在轨道车辆领域的应用也越来越受到关注。考虑到轨道车辆车厢照明系统在冲击震动、电磁兼容、温度及供电范围等方面都有特殊要求，现有的LED照明系统硬件不能直接应用于轨道车辆车厢当中，研究开发抗干扰能力强、散热性好、工作稳定的轨道车辆车厢LED照明系统硬件对于改进轨道车辆车厢照明系统具有非常重要的意义。另外，随着生活质量的提高，人们对轨道车辆舒适性的要求也越来越高，实现轨道车辆照明系统的自动调光将会大幅提高能源利用率，改善车厢照明条件，提高轨道客车的照明舒适性。

因此，本文针对铁轨道车辆车厢LED照明控制系统的特点，设计基于WTB(绞线式列车总线)和MVB(多功能车辆总线)相结合的轨道车辆车厢LED照明控制系统。

1LED照明控制系统硬件设计

设计的硬件系统主要分成三部分：(1)车厢内照明部分，采用LED作为发光源，设计了LED的驱动电源来控制LED的驱动电流;(2)信号采集与处理部分，亮度传感器采集的亮度信息通过单片机处理反馈给安装在车头控制室内的上位机IPC机，利用上位机软件完成数据融合处理;(3)信息传递部分，IPC机处理后的数据信息通过WTB总线传给各节车厢的MVB总线，以保证控制信号的高效传输。

利用分布在各节车厢的单片机执行IPC机的控制指令控制驱动电源，实现LED灯的自动控制。通过各部分的共同作用，实现了对轨道车辆LED照明系统的控制。

2LED照明控制系统硬件模块设计

2.1通信模块的设计

WTB总线用于构成经常动态编组以及多节车辆级联的开放式列车，可实现车辆间的数据通信;MVB总线用于一个车辆内设备或者一个固定的车辆组内设备的数据通信，在一个车辆组内最多可以连接4096个传感器并且可以实现信息的高速传输。WTB总线与MVB总线之间通过网关连接。选择这两种通信总线结合使用的方式，既能保证传输的高效性和准确性，也因为两种总线的成熟应用节省了重新选择总线所带来的各种问题。

2.2硬件散热壳体的设计

LED发光过程中将约62%的电能转化成热能。因此，解决LED灯的散热问题对LED的使用寿命非常重要。在基板与LED灯之间增加一层铝制薄板来增加散热效率，采用这样的设计使得LED灯的散热效果良好，有效降低了LED工作时温度，延长了使用寿命。

2.3LED排列方式的选择

LED灯的排列方式一般有三种类型：串联方式、并联方式、混联方式。将所有的LED串联或并联，不但限制LED灯的使用数量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加。综合考虑串/并联两种方式的优缺点，采用串/并联混合连接方式。同时，为了提高照明系统的容错性，采用交叉混联排列方式。在同一条串联支路中，若有一个LED灯损坏，使一条串联的LED灯不能调节时使用交叉式排列，在机械结构的同一行，间隔性的还有LED灯正常工作，从而克服了串联LED灯损坏导致整行亮度不能调节的缺点。

2.4亮度采集模块设计

在保证照明控制系统对环境亮度信息的高速处理能力同时节约成本的前提下，结合轨道车厢的环境要求，选择STC89C52单片机作为亮度采集模块的微处理核心。与单片机的P2引脚连接的模/数转换芯片是ADC0804，实现模/数转换;选择三洋系列LA0150CS照度传感器，分布在车厢的不同位置，实现对亮度信息的高速处理。

2.5硬件驱动电源设计

由于轨道车辆采用外部供电，高压电经过变压后供车厢内部电路使用，在降压过程中会产生谐波干扰，为了消除电网中的电磁干扰，设计了EMC(电磁兼容性)滤波电路。采用桥式整流滤波电路，将220V的工频电流转换成一定的直流电后进行降压变换，再经过正激式DC/DC变换器变换为特定电压的稳压直流电，以供LED照明。

选择PT4107作为驱动芯片，PT4107能够输出范围为18V～450V的电压，能够驱动上百个LED的混联应用，可外部设定过温保护，可通过PWM数字脉冲控制达到改变LED亮度的目的，满足轨道车辆车厢LED照明驱动要求。同时，设置了PFC(功率因数校正)电路，克服了桥式整流滤波电路后功率因数降低的问题，使电源的功率因数大大提高。

3硬件驱动电源仿真及实验

采用临界比例度法对PID进行参数整定并进行驱动电源的仿真分析。利用PID算法对PWM占空比进行控制，从而控制驱动电源的输出电流，使LED的发光达到预定值。利用Matlab对控制算法进行仿真，将调节器的积分时间T1置于最大(T1=∞)，微分时间置零(τ=0)，比例度δ适当，平衡操作一段时间，把系统投入自动运行。将比例度δ逐渐减小，记下临界比例度δk和临界振荡周期Tk的值。根据δk和Tk的值，采用表1中的经验公式，计算出调节器的各个参数，即δ、T1和τ的值。

按先比例后积分最后微分的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。通过临界比例度法对PID传递函数中的参数进行整定，整定后的传递函数是：

G(s)=500(s2+10s+50)(s+10)

可以看出，通过对PID参数的整定，控制曲线在1s以内达到稳定值，系统响应速度快，无超调。

为了检验驱动电源的自动调节能力，通过模拟傍晚天色逐渐变暗的过程得出了LED灯电流的仿真曲线图，图中实曲线是系统根据亮度变化过程应该输出的电流值，带点曲线是仿真中得到的系统输出电流的曲线。可以得出，系统实际输出电流值与理论输出电流值相差很小，能够满足亮度自动调节的要求。

将传感器采集的数据量传给IPC机进行数据融合，系统再根据融合得到的环境亮度值对LED灯发送不同占空比的PWM信号进行调光。

可见，设计的硬件系统可以实现对车厢内LED灯亮度的自动调节。对数据进行分析可知，系统对车厢亮度的调节误差小于1%，满足系统对轨道车辆车厢的LED照明控制的要求。

本文设计的基于WTB总线和MVB总线的轨道车辆车厢LED照明系统采用集中式控制方式，根据车厢LED照明调光要求对LED灯样机进行实验验证，通过模拟傍晚由明到暗的过程对设计的硬件系统进行了调光实验。实验结果表明，设计的硬件系统工作状态良好，无噪音，LED灯发光均匀稳定，能够实现自动调光，验证了本文硬件设计的正确性和合理性。

第四篇：浅论基于WTB/MVB总线的轨道车辆LED照明控制系统设计论文

目前大部分轨道车辆车厢内使用的还是传统的荧光灯作为光源，其能耗大，使用效率低。LED具有效率高、绿色环保、寿命长、能量转换效率高、抗振性能好等优点，其在轨道车辆领域的应用也越来越受到关注。考虑到轨道车辆车厢照明系统在冲击震动、电磁兼容、温度及供电范围等方面都有特殊要求，现有的LED照明系统硬件不能直接应用于轨道车辆车厢当中，研究开发抗干扰能力强、散热性好、工作稳定的轨道车辆车厢LED照明系统硬件对于改进轨道车辆车厢照明系统具有非常重要的意义。另外，随着生活质量的提高，人们对轨道车辆舒适性的要求也越来越高，实现轨道车辆照明系统的自动调光将会大幅提高能源利用率，改善车厢照明条件，提高轨道客车的照明舒适性。

因此，本文针对铁轨道车辆车厢LED照明控制系统的特点，设计基于WTB(绞线式列车总线)和MVB(多功能车辆总线)相结合的轨道车辆车厢LED照明控制系统。

1LED照明控制系统硬件设计

设计的硬件系统主要分成三部分：(1)车厢内照明部分，采用LED作为发光源，设计了LED的驱动电源来控制LED的驱动电流;(2)信号采集与处理部分，亮度传感器采集的亮度信息通过单片机处理反馈给安装在车头控制室内的上位机IPC机，利用上位机软件完成数据融合处理;(3)信息传递部分，IPC机处理后的数据信息通过WTB总线传给各节车厢的MVB总线，以保证控制信号的高效传输。

利用分布在各节车厢的单片机执行IPC机的控制指令控制驱动电源，实现LED灯的自动控制。通过各部分的共同作用，实现了对轨道车辆LED照明系统的控制。

2LED照明控制系统硬件模块设计

2.1通信模块的设计

WTB总线用于构成经常动态编组以及多节车辆级联的开放式列车，可实现车辆间的数据通信;MVB总线用于一个车辆内设备或者一个固定的车辆组内设备的数据通信，在一个车辆组内最多可以连接4096个传感器并且可以实现信息的高速传输。WTB总线与MVB总线之间通过网关连接。选择这两种通信总线结合使用的方式，既能保证传输的高效性和准确性，也因为两种总线的成熟应用节省了重新选择总线所带来的各种问题。

2.2硬件散热壳体的设计

LED发光过程中将约62%的电能转化成热能。因此，解决LED灯的散热问题对LED的使用寿命非常重要。在基板与LED灯之间增加一层铝制薄板来增加散热效率，采用这样的设计使得LED灯的散热效果良好，有效降低了LED工作时温度，延长了使用寿命。

2.3LED排列方式的选择

LED灯的排列方式一般有三种类型：串联方式、并联方式、混联方式。将所有的LED串联或并联，不但限制LED灯的使用数量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加。综合考虑串/并联两种方式的优缺点，采用串/并联混合连接方式。同时，为了提高照明系统的容错性，采用交叉混联排列方式。在同一条串联支路中，若有一个LED灯损坏，使一条串联的LED灯不能调节时使用交叉式排列，在机械结构的同一行，间隔性的还有LED灯正常工作，从而克服了串联LED灯损坏导致整行亮度不能调节的缺点。

2.4亮度采集模块设计

在保证照明控制系统对环境亮度信息的高速处理能力同时节约成本的前提下，结合轨道车厢的环境要求，选择STC89C52单片机作为亮度采集模块的微处理核心。与单片机的P2引脚连接的模/数转换芯片是ADC0804，实现模/数转换;选择三洋系列LA0150CS照度传感器，分布在车厢的不同位置，实现对亮度信息的高速处理。

2.5硬件驱动电源设计

由于轨道车辆采用外部供电，高压电经过变压后供车厢内部电路使用，在降压过程中会产生谐波干扰，为了消除电网中的电磁干扰，设计了EMC(电磁兼容性)滤波电路。采用桥式整流滤波电路，将220V的工频电流转换成一定的直流电后进行降压变换，再经过正激式DC/DC变换器变换为特定电压的稳压直流电，以供LED照明。

选择PT4107作为驱动芯片，PT4107能够输出范围为18V～450V的电压，能够驱动上百个LED的混联应用，可外部设定过温保护，可通过PWM数字脉冲控制达到改变LED亮度的目的，满足轨道车辆车厢LED照明驱动要求。同时，设置了PFC(功率因数校正)电路，克服了桥式整流滤波电路后功率因数降低的问题，使电源的功率因数大大提高。

3硬件驱动电源仿真及实验

采用临界比例度法对PID进行参数整定并进行驱动电源的仿真分析。利用PID算法对PWM占空比进行控制，从而控制驱动电源的输出电流，使LED的发光达到预定值。利用Matlab对控制算法进行仿真，将调节器的积分时间T1置于最大(T1=∞)，微分时间置零(τ=0)，比例度δ适当，平衡操作一段时间，把系统投入自动运行。将比例度δ逐渐减小，记下临界比例度δk和临界振荡周期Tk的值。根据δk和Tk的值，采用表1中的经验公式，计算出调节器的各个参数，即δ、T1和τ的值。

按先比例后积分最后微分的操作程序将调节器整定参数调到计算值上。通过临界比例度法对PID传递函数中的参数进行整定，整定后的传递函数是：

G(s)=500(s2+10s+50)(s+10)

可以看出，通过对PID参数的整定，控制曲线在1s以内达到稳定值，系统响应速度快，无超调。

为了检验驱动电源的自动调节能力，通过模拟傍晚天色逐渐变暗的过程得出了LED灯电流的仿真曲线图，图中实曲线是系统根据亮度变化过程应该输出的电流值，带点曲线是仿真中得到的系统输出电流的曲线。可以得出，系统实际输出电流值与理论输出电流值相差很小，能够满足亮度自动调节的要求。

将传感器采集的数据量传给IPC机进行数据融合，系统再根据融合得到的环境亮度值对LED灯发送不同占空比的PWM信号进行调光。

可见，设计的硬件系统可以实现对车厢内LED灯亮度的自动调节。对数据进行分析可知，系统对车厢亮度的调节误差小于1%，满足系统对轨道车辆车厢的LED照明控制的要求。

本文设计的基于WTB总线和MVB总线的轨道车辆车厢LED照明系统采用集中式控制方式，根据车厢LED照明调光要求对LED灯样机进行实验验证，通过模拟傍晚由明到暗的过程对设计的硬件系统进行了调光实验。实验结果表明，设计的硬件系统工作状态良好，无噪音，LED灯发光均匀稳定，能够实现自动调光，验证了本文硬件设计的正确性和合理性。

第五篇：LED轨道灯的特点

LED轨道灯是以LED为发光源的轨道灯，广泛用于商场（服装店、家具店等品牌专卖店）、汽车展示、珠宝首饰、星级酒店、品牌服装、高档会所、博文物展馆、连锁商场、品牌营业厅、专业橱窗、柜台等重点照明场所，是替代传统卤钨灯和替换金卤灯的理想光源。随着电子技术的不断发展，市面上新型款式层出不穷，造型各异，灵活多变。深圳欧特科技为大家盘点LED轨道灯的五大特点：

1、环保：LED轨道灯是以LED为光源，LED光源是冷光源，无辐射，无重金属污染，色彩纯正、发光效率高，低频闪，节能健康。普通金卤轨道灯是以金卤灯为光源，金卤灯的发光原理是重金属元素汞经气化后与两电极发生反应产生光，热量大，辐射大，且在坏掉后必须小心处理，不然可能会污染环境(汞元素是重金属元素，有害人体健康。

2、节能：同样亮度的LED轨道灯和普通金卤轨道灯，LED轨道灯的耗电量仅为普通金卤轨道灯的40%-60%，可见其节电效果。

3、寿命：大厂品牌LED轨道灯的寿命可达到至少30000小时，而普通金卤轨道灯的寿命一般在8000小时，可见基寿命的差别之大。

4、高效：本产品采用白发白高亮度LED,电光转换效率达90%左右,很少发热,而普通灯泡有约80%电能转换成了热能,仅20%左右转换成了光能，所以用LED灯会比较高效节能。

5、安全：本产品采用的是车铝外壳,放在家中或者仓库或者运输途中不容易损坏,而普通灯泡属于玻璃真空制品,具有一定的危险性,另外LED灯采用直流驱动，无频闪，对视力保护有益，而普通灯泡及日光灯交流供电有频闪的，再加上LED直流供电无电磁干扰，而节能灯管的电子镇流器的电磁干扰很大，这个优点符合以人为本的人性化要求，是全世界公民的一致追求。

LED轨道灯在目前场上，价格比普通金卤轨道灯贵出许多，但随着科技的不断发展，LED轨道灯也慢慢地普及，相信不久的未来，价格将会与如今的普通轨道灯持平。