解析LED照明燈具與傳感器技術

　　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(shù)據(jù)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(chǎn)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(jīng)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。圖5是紅外傳感器外貌，圖6 是紅外傳感器內部結構與內部電路圖。圖7 是帶紅外傳感器的LED照明燈具，這是一款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(chǎn)品 IFS-Bulb 3W燈具達80 lm ，5W燈具達140 lm 。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。

圖5：紅外傳感器外貌

圖6：紅外傳感器內部結構與內部電路圖

圖7：帶紅外傳感器的LED照明燈具

　　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。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(jīng)在商業(yè)和安全領域被使用25年多了，已經(jīng)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。

圖8：超聲波傳感器和微處理器的應用方案

　　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(chǎn)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。