微功耗高靈敏度聲光控制型LED照明燈的設計

摘要 利用MK6A11P的微功耗特性，設計了具有微功耗、聲光控制、高靈敏度的LED照明燈。其具有0．1 W的待機功耗、靈敏度高，克服了現有聲控燈靈敏度過(guò)低的問(wèn)題。同時(shí)解決了聲控靈敏度高時(shí)產(chǎn)生的常亮現象，可廣泛應用于人群流動(dòng)較為隨機的公共場(chǎng)所，如走廊、電梯口、公共衛生間等。經(jīng)實(shí)驗證明，這種LED照明燈具有電路簡(jiǎn)單、工作穩定可靠、點(diǎn)亮時(shí)間可調等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 MK6A11P；LED照明燈；聲控；微功耗

智能型照明燈能夠根據需要適時(shí)地改變照明狀態(tài)，在保證舒適性的前提下盡量節省電能。具體措施是在無(wú)人時(shí)及時(shí)自動(dòng)熄燈，在有可利用的自然光時(shí)，適時(shí)地減少或停止電氣照明。如走廊、電梯口、公共衛生間等處采用的聲控燈或感應燈，此類(lèi)智能燈具有很大的節能效果。
傳統的照明燈正在逐漸地被新型的高效、節能、環(huán)保、長(cháng)壽命的半導體照明燈具所取代，如樓道所用的LED燈，其在白天和晚上的大部分時(shí)間處于待機狀態(tài)，因此在設計中實(shí)現低功率待機是很關(guān)鍵的。
由于現有的產(chǎn)品為減少待機功耗，使用壓電陶瓷片作為聲音傳感器，頻率響應很差，特別是對低頻聲音的觸發(fā)靈敏度過(guò)低，只有發(fā)出很大的響聲時(shí)，才能點(diǎn)亮燈具，因此使用很不方便。
文中利用MK6A11P的微功耗特性設計了微功耗、聲光控制型高靈敏度LED照明燈。這種照明燈采用駐極體電容話(huà)筒作為聲音傳感器，具有很好的頻率響應，大大改善了對低頻的響應。
當靈敏度提高后就會(huì )產(chǎn)生對環(huán)境噪聲很敏感的誤報現象，特別是白天各種噪聲較多，聲控燈有可能變?yōu)?ldquo;常明燈”。例如早晨或者白天光亮不足時(shí)，LED照明燈被點(diǎn)亮后，由于工作在“可重觸發(fā)”模式工作，因此只要有聲音燈就會(huì )一直亮，而這時(shí)光亮卻很充足。
如果采用“不可重觸發(fā)”模式工作，則被點(diǎn)亮一段時(shí)間后，無(wú)論有無(wú)聲音，燈具總是關(guān)閉2～3 s，然后再檢測環(huán)境光照條件，如有聲音信號則燈具被點(diǎn)亮，這樣就克服了上述的缺點(diǎn)，但人在時(shí)頻繁關(guān)燈，會(huì )產(chǎn)生不適的感覺(jué)。
文中利用MK6A11P單片機的智能功能，克服了上述缺點(diǎn)，并采用麥克風(fēng)、聲音放大器與MK6A11P單片機串聯(lián)的方法，提高了檢測靈敏度，降低了待機功耗。在LED驅動(dòng)電源部分采用電容降壓方式，省去了復雜的驅動(dòng)電路，這種電路損耗小，具有一定的恒流驅動(dòng)特性，可延長(cháng)LED的使用壽命。燈具被觸發(fā)后，其照明時(shí)間在5～40 s之間可調，滿(mǎn)足不同照明場(chǎng)合的需求。

1 LED燈的整體框圖
圖1為整體框圖，交流220 V電源經(jīng)過(guò)電容降壓后，再經(jīng)整流和濾波后變成直流電來(lái)驅動(dòng)LED燈具，同時(shí)經(jīng)過(guò)高阻值的限流電阻，產(chǎn)生麥克風(fēng)、放大器和單片機的供電電源。單片機接收到聲音觸發(fā)信號后，通過(guò)光檢測器檢測環(huán)境亮度，通過(guò)可控硅控制LED組件的亮滅。燈具的點(diǎn)亮時(shí)間可利用外部的振蕩頻率控制電阻進(jìn)行改變。

1．1 聲光控LED燈聲音檢測電路
在圖2中，交流220 V電源經(jīng)過(guò)降壓電容C3、整流橋D1后變成直流，經(jīng)過(guò)限流電阻R1后提供給話(huà)筒和放大器。通常駐極體話(huà)筒的額定工作電流為300～500μA范圍，因此R1的選取范圍應能提供這個(gè)電流值。全波整流后的輸出電壓平均值由式(1)決定。

式中RL為整流橋輸出端的負載電阻Uin=220V。由于RL兩端的電壓遠大于A(yíng)B兩點(diǎn)的電壓，因此RL≈R1=430kΩ，代入式(1)后可得I0=460μA。