解析LED照明燈具與傳感器技術(shù)

　　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(xiàn)而工作的。主要原理是：人體發(fā)射的10um左右的紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅爾濾光透鏡增強后*到熱釋電元件PIR上，當人活動(dòng)時(shí)紅外輻射的發(fā)射位置就會(huì )發(fā)生變化，該元件就會(huì )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(guò)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(dòng)紅外探測器的探測區內無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體進(jìn)人探測區，通過(guò)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中已存在的探測數據進(jìn)行比較以判斷是否真的有人等紅外線(xiàn)源進(jìn)入探測區域。

　　被動(dòng)式紅外傳感器有三個(gè)關(guān)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(gè)作用：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射在PIR上：二是將探測區內分為若干個(gè)明區和暗區，使進(jìn)入探測區的移動(dòng)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(huì )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(shí)，傳感器的靈敏度下降，經(jīng)由它對增益進(jìn)行補償，增加其靈敏度。輸出信號可用來(lái)驅動(dòng)電子開(kāi)關(guān)，實(shí)現LED照明電路的開(kāi)關(guān)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(xiàn)傳感器。一旦紅外傳感器檢測到人的體溫，LED電燈泡將會(huì )在50秒內自動(dòng)開(kāi)啟與關(guān)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(dòng)探測移動(dòng)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(guò)晶振向外發(fā)射超過(guò)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(lái)波的頻率，如果區域內有物體運動(dòng)，反射波頻率就會(huì )有輕微的波動(dòng)，即多普勒效應，以此來(lái)判斷照明區域的物體移動(dòng)，從而達到控制開(kāi)關(guān)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(wú)視覺(jué)盲區，不受障礙物干擾等特點(diǎn)，這項技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和安全領(lǐng)域被使用25年多了，已經(jīng)被證明是檢測小物體運動(dòng)最有效的方法。因此與LED燈具組成系統可靈敏控制開(kāi)關(guān)。

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(dòng)、通風(fēng)采暖制冷系統及周?chē)徑臻g的運動(dòng)都會(huì )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(shí)校準。表1是關(guān)于紅外PIR傳感器和超聲波傳感器的性能比較。