解析傳感器技術在LED照明燈具中的應用

解析傳感器技術在解析傳感器技術在 LED 照明燈具中的應用照明燈具中的應用 LED 照明燈具與傳統(tǒng)的照明燈具最大的區(qū)別 LED 照明燈具是一個完全的電子產品 而傳統(tǒng) 的照明燈具僅是一個電器產品 因此 LED 燈具可以很方便地與各種類型的傳感器關聯(lián) 從 而實現(xiàn)光控 紅外控制等多種自動控制功能 如 LED 路燈的自動開關 用一個光敏傳感器 就可簡單實現(xiàn) 社區(qū)夜間走道和庭院照明 可以用紅外傳感器采集人類活動信息 自動開閉 照明燈具 LED 照明燈具開關自動控制 傳感器作為信號采集和機電轉換的器件 其機電技術都已相當成熟 近幾年 MEMS 技 術興起又將傳感器技術向小型化 智能化 多功能化 低成本化大踏步邁進 光敏傳感器 紅外傳感器等各種類型的傳感器都可與 LED 照明燈具組成一個智能控制系統(tǒng) 傳感器將采 集來的各種物理量信號轉換成電信號 可以經由集成電路化的 AD 轉換器 MCU DA 轉換 器對所采集的信號進行智能化處理 從而控制 LED 照明燈具開啟和關閉 梵仕佳燈飾廠發(fā) 現(xiàn)人類可以籍此在 MCU 上設定各種控制要求 控制 LED 燈的開關時間 亮度 顯色 多 彩變幻 從而達到省電節(jié)能的目標 目前的集成電路制造技術已經可以將 AD DA MCU 集成在一個 5X5mm 或更小的封裝內 安裝在燈具內既不占面積而且十分方便 光敏傳感器與 LED 燈具組合 風光電 LED 路燈是一種高度智能化和無人值守的道路照明燈具 利用風力 陽光發(fā)電 用蓄電池儲能 因此能源的自動管理是十分重要的 光敏傳感器是比較理想的因天亮 天 暗 日出 日落 時照度變化而能控制電路自動開關的電子傳感器 光敏傳感器的光敏電阻 板對光線的明暗亮度十分敏感 光敏傳感器 可根據天氣 時間段和地區(qū)自動控制商場 LED 照明燈具開閉 在明亮的 白天通過減少其輸出功率來降低耗電量 與使用熒光燈時相比 店鋪面積為 200m2 的便利 店最大可降低 53 的耗電量 壽命也長達約 510 萬小時 一般情況下 LED 照明燈具的壽 命為 4 萬小時左右 發(fā)光的顏色也可采用 RGB 多彩變幻的方式 使商場燈光更多彩 氣氛更 活躍 與配套使用 熒光體的原藍色 LED 相比 配套使用紅 綠 藍三色熒光體的紫色 LED 的演色性更高 紅外傳感器與 LED 燈具組合 紅外傳感器是靠探測人體發(fā)射的紅外線而工作的 主要原理是 人體發(fā)射的 10um 左 右的紅外線通過菲涅爾濾光透鏡增強后到熱釋電元件 PIR 上 當人活動時紅外輻射的發(fā)射 位置就會發(fā)生變化 該元件就會失去電荷平衡 發(fā)生熱釋電效應向外釋放電荷 紅外傳感 器 PIR 將透過菲涅爾濾光透鏡的紅外輻射能量的變化轉換成電信號 即熱電轉換 在被動 紅外探測器的探測區(qū)內無人體移動時 紅外感應器感應到的只是背景溫度 當人體進人探 測區(qū) 通過菲涅爾透鏡 熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異 信號 被采集后與系統(tǒng)中已存在的探測數據進行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進入探測區(qū) 域 被動式紅外傳感器有三個關鍵性的元件 菲涅爾濾光透鏡 熱釋電紅外傳感器 PIR 和 匹配低噪放大器 菲涅爾透鏡有兩個作用 一是聚焦作用 即將熱釋紅外信號折射在 PIR 上 二是將探測區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū) 使進入探測區(qū)的移動物體 人 能以溫度變化 的形式在 PIR 上產生變化的熱釋紅外信號 一般還會匹配低噪放大器 當探測器上的環(huán)境 溫度上升 尤其是接近人體正常體溫 37 時 傳感器的靈敏度下降 經由它對增益進行 補償 增加其靈敏度 輸出信號可用來驅動電子開關 實現(xiàn) LED 照明電路的開關控制 一 款 E27 標準螺口燈頭的燈具 它的電源適用范圍是 AC180V 250V 50 60Hz 紅外傳感器檢 測范圍大約在 3M 15M 它的標準產品 IFS Bulb3W 燈具達 80lm 5W 燈具達 140lm 在 LED 光源模塊的中央部分嵌入紅外線傳感器 一旦紅外傳感器檢測到人的體溫 LED 電燈泡 將會在 50 秒內自動開啟與關閉 適用于任何一種室內應用 如走廊 儲藏室 樓梯和大廳 入口處 與紅外傳感器應用相仿的超聲波傳感器近年在自動探測移動物體中得到更多的應用 梵仕佳燈飾廠發(fā)現(xiàn)超聲波傳感器主要利用多普勒原理 通過晶振向外發(fā)射超過人體能感知 的高頻超聲波 一般典型的選用 25 40kHz 波 然后控制模塊檢測反射回來波的頻率 如 果區(qū)域內有物體運動 反射波頻率就會有輕微的波動 即多普勒效應 以此來判斷照明區(qū) 域的物體移動 從而達到控制開關的目的 圖 8 是超聲波傳感器和微處理器組合的應用方 案 超聲波的縱向振蕩特性 可以在氣體 液體及固體中傳播且其傳播速度不同 它還有折 射和反射現(xiàn)象 在空氣中傳播其頻率較低 衰減較快 而在固體 液體中則衰減較小 傳 播較遠 超聲波傳感器正是利用超聲波的這些特性 超聲波傳感器有敏感范圍大 無視覺 盲區(qū) 不受障礙物干擾等特點 這項技術已經在商業(yè)和安全領域被使用 25 年多了 已經被 證明是檢測小物體運動最有效的方法 因此與 LED 燈具組成系統(tǒng)可靈敏控制開關 由于超聲波傳感器靈敏度高 空氣振動 通風采暖制冷系統(tǒng)及周圍鄰近空間的運動都 會引起超聲波傳感器產生誤觸發(fā) 所以超聲波傳感器需要及時校準 表 1 是關于紅外 PIR 傳感器和超聲波傳感器的性能比較 溫度傳感器做 LED 燈具的過溫保護 溫度傳感器 NTC 做 LED 燈具的過溫保護被比較早的廣泛應用 酒店非標工程燈如采用 大功率 LED 光源 就必須采用多翼的鋁散熱器 由于室內照明用的 LED 燈具本身空間很小 散熱問題到目前還是最大的技術瓶頸之一 LED 燈具散熱不爽的話 會導致 LED 光源因過 熱而早期光衰 LED 燈具開啟后熱量還會因熱空氣自動上升而向燈頭富集 影響電源的壽 命 因此在設計 LED 燈具時可以在鋁散熱器靠近 LED 光源方緊貼一個 NTC 以便實時采集 燈具的溫度 當燈杯鋁散熱器溫度升高時可利用此電路自動降低恒流源輸出電流 使燈具 降溫 當燈杯鋁散熱器溫度升高到限用設定值時自動關斷 LED 電源 實現(xiàn)燈具過溫保護 當 溫度降低后 自動再將燈開啟 結語 正因為