第２９卷第３期 Ｖｏｌ｜２９ Ｎｏ．３ 企业技术开发 ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ０Ｆ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ２０１０年２月 Ｆｅｂ．２０１０ 人体红外控制ＬＥＤ楼道灯的电路设计 颜建美 （常州纺织服装职业技术学院，江苏常州２１３１６４） 摘要：文章介绍了一种人体红外控制ＬＥＤ楼道灯的电路设计，整个系统利用红外线热释电效应，将人体移动所发出的 极微量红外线转换成相应的电信号，对ＬＥＤ楼道灯进行自动开关控制。 关键词：ＬＥＤ；红外线热释电 中图分类号：ＴＭ９２３．０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１０）０３—００２７—０３ Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＬＥＤ ｃｏｒｒｉｄｏｒ ｌｉｇｈｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ Ｈｕｍａｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ＹＡＮ Ｊｉａｎ—ｍｅｉ （Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｇａｒｍｅｎｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３１６４，Ｃｈｎｉａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｈｕｍａｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ＬＥＤ ｃｏｒｒｉｄｏｒ ｌｉｇｈｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｈｓｅｓ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｂｏｄｙ ｉｓｓｕｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｏ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ＬＥＤ ｃｏ￣ｉｄｏｒ ｌｉｇｈｔｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｗｉｔｃｈ ｃｏｎｔｒｏ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＥＤ；ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ １概述 目前，我国能源危机日益严峻，而半导体照明可达到 ２电路系统结构 人体红外控制ＬＥＤ楼道灯电路系统如图１所示，主 节能目的，ＬＥＤ固态照明被认为是２１世纪的照明新节能 要有电源、整流稳压滤波、红外线热释电、ＳＳＲ和ＬＥＤ灯 光源。发光二极管（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）是由于半导体 板等几个部分，电源是２２０ Ｖ的交流电，为避免红外线热 材料中电子与空穴的复合而产生光子，属于冷光发光，较 传统的灯泡有许多的优点，如： 释电控制电路工作电源和ＬＥＤ灯板电源间的相互牵制 和影响，本电路分别独立设计了两组整流稳压滤波电路， ①寿命长、耗电量低：寿命长达１０万ｈ，消耗能量较 光效的白炽灯减少９０％； Ｖ之间； 其中一组为ＥＣ１（专供控制电路），另一组为ＥＣ２（专供 ＬＥＤ灯板电路）。整个系统利用红外线热释电效应，将人 ②驱动电压低：ＬＥＤ使用低压电源，供电电压在６ ２４ 体移动所发出的极微量红外线转换成相应的电信号，进 行放大处理后，对ＬＥＤ楼道灯进行自动开关控制。 。 ③适用性：尺寸很小，，每个单元ＬＥＤ可以制备成各种 形状的器件，并且适用于易变的环境； ④对环境污染：本身不含汞、铅等有害物质，无红外和 紫外污染，不会在生产和使用中对外界产生污染。 ＬＥＤ不仅可以应用于白光通用照明，在其它很多方 面已经得到了广泛的应用，如各种仪器仪表的指示光源、 装饰照明（景观、家居、休闲、商用装饰）、汽车等各类交通 图１电路系统图 工具照明、交通信号显示、背景显示、电子屏幕、军用照明 及旅游、轻工业产品等。 正如我们所了解到的，我国首都北京率先开始了 ＬＥＤ照明灯的推广和使用，在２００８奥运会的会馆“鸟巢” ３原理介绍 整个电路如图２所示。 该电路选用的是功耗极低的ＢＩＳＳ０００１专用集成电 中，已大量采用ＬＥＤ灯具做为照明光源，在上海的２０１０ 路，这是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它 配以热释电红外传感器和少量外接元器件，构成被动式 世博会建筑中也大量使用了ＬＥＤ灯具。 用 这里简单介绍一下人体红外控制ＬＥＤ楼道灯的设 的热释电红外开关。它能自动快速开启各类控制装置，于安全区域的自动灯光照明和报警系统。ＢＩＳＳ０００１是由 计。 运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器 收稿日期：２００９—１ｌ—ｌ３ 作者简介：颜建美（１９８２一），女，江苏常州人，大学本科，助教，研究 方向：电气自动化、计算机管控一体化。 以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 红外“热释头”（即传感器）顶部有一块方形的的干涉 滤光片，用以滤除包括太阳光、电灯等其他热源的近红外 企业技术开发 ２０１０年２月 工作电流，则输出端６、 ８脚内部的双向晶闸管 由截止变为导通。此时， ２２０ Ｖ电压即从Ｌ、Ｎ输 入到由Ｃ１７、ＶＤ５～ＶＤ８、 Ｃ１８等组成的电容限流 整流源中，通过Ｃ１７限 流（将电流限制到ＬＥＤ 所需的工作电流值）、 ＶＤ５～ＶＤ８整流和Ｃ１８ 滤波后供给负载ＬＥＤ 灯板，ＬＥＤ１～ＬＥＤ１０８即 被点亮。在ＩＣ１的第２ 脚输出高电平控制信号 的同时，其内部定时器 也被启动，延时时问由 每Ｉ８只ＬＥＤ卑联或ｌ奠， 再６路并联。共使用ＩＯ８其ＬＥＤ ＩＣ１的第３、４脚问所接 地ＲＣ元件决定。等到 延时时间结束时，ＩＣ１ 图２电路原理图 线辐射光（即波长小于７．５ １１３和大于１４５ ｍ的红外杂 光），只让人体所特有的７～１４ ｍ波长的红外光谱透过 方形滤光片顺利进入红外线热释电传感器。而且在传感 器的前端还配有一个半球形的菲涅尔透镜，将收集到的 红外线最大限度地聚焦于管子顶部的方形滤光片上，使 的输出端２脚由高电平１变为低电平０，三极管ＶＴ截 止，ＳＳＲ的输人端２、３脚失电，ＳＳＲ的第６、８脚截止断 开，ＥＣ２无输出，ＬＥＤ灯熄灭，灯具又进入待机状态，等待 下一次人体移动信号的到来。跨接在灯板电源ＥＣ２输出 端的ＶＤ１０为ＴＶＳ瞬变电压抑止二极管，用以拦截可能 出现的瞬时高电压，确保ＬＥＤ安全运行。 接受距离大幅度提高。 由于光控作用，白天ＲＭ受环境自然光线照射，电阻 较小，它与Ｒ３、ＲＰ１所构成的分压电路在１Ｃ１的第９脚 ４主要元器件选择 只分得很小的电压，即９脚电位比较低。当９脚电位低于 Ｉ／５ＶＤＤ（即小于１ Ｖ）时，ＩＣ１内部的控制电路被封锁（９ 脚电位可通过ＲＰ１来设定）。此时，即使在红外探头ＰＩＲ 该系统中大部分元器件参数已在图中标明，下面仅 对４种元器件的选择加以说明。 作用距离内有人体移动，红外信号也无效，即由ＰＩＲ的ｓ 端输出加到ＩＣ１第１４脚的人体红外光电信号被拒绝接 受，于是ＩＣ１的输出端２脚便无控制信号输出（呈低电平 “０”状态），三极管９０１３截止，此时ＳＳＲ的输入端２、３脚 因无工作电流，其输出端６、８脚也截止，电源ＥＣ２因无 ①发光二极管要选用超高亮白光ＬＥＤ，工作电压为 ３．０～３．２ Ｖ，工作电流为１８～２０ ｍＡ，亮度不小于１ ０００ ｍｅｄ，光发散角不小于１２０。（更适合照明）。在统一工作 电压（即固定测试电压值，如３ Ｖ）情况下，各管电流误差 应尽量控制在±１０％之内。用万用表的Ｒ×１０ｋ挡一测 交流２２０Ｖ输入，故输出为０，ＬＥＤ灯不亮，这就是“封锁” 阶段。 试每只ＬＥＤ的正、反向电阻，尤其是反向电阻应越大越 好，以电表指针不动为准； 晚上，环境光线很暗，ＲＭ因失去光照，阻值变得很 大（在ｌ一２ ＭＱ之间），它与Ｒ３、ＲＰ１所组成的新的分压 ②光敏电阻ＲＭ的亮阻值为２～２０ｋｌ￣，暗电阻为１～ ３ Ｍｎ（可在较明亮环境下，用不透光的笔套罩住ＲＭ，用 万用表电阻挡所测出的电阻值即为暗电阻，去掉笔套后 关系使ＩＣ１第０脚获得较高电位（大于１／５ ＶＤＤ，即大于 测出的电阻值即为亮阻值）； １ Ｖ）时，封锁状态即转变为允许触发状态。若此时在ＰＩＲ 作用范围内再有人体移动信号被接受，则ＰＥＲ的ｓ端所 输出的极微弱的红外光电信号就会从ＩＣ１第１４脚输入， 通过ＩＣ１内部的第一级高增益运放放大后由１６脚输出， ③固态继电器ＳＳＲ选用ＴＬＰ３５０２，电路安装前，必须 用万用表的Ｒ×１０ｋ挡测ＳＳＲ得的输入端和输出端电 阻，尤其是测输出端６、８脚的正、反电阻时，一定要使万 经外电路ｃ３耦合到芯片内第二级运放再放大，经内部比 较器、双向鉴幅器后，检出有效触发信号去启动延时器 ｖＴ导通，由ｓ、ｃ两端向ＳＳＲ的输入端２、３脚提供驱动 用表指针一点不动，否则即为坏管； ④红外传感器选用热释电处理芯片ＢＩＳＳ０００１模块。 （定时器），同时再由２脚输出高电平控制信号使三极管 ５结语 第２９卷第３期 颜建美：人体红外控制ＬＥＤ楼道灯的电路设计 ２９ 此次的电路设计，经过试验表明，它的原理符合要 求，可以做到“人来灯亮，人走灯灭”，而且选用ＬＥＤ作为 【ｌ】吴汉清．微控制ＬＥＤ楼道灯［Ｊ］．电子制作，２００７，（４）． 照明光源，比较新颖大胆，ＬＥＤ照明产品是新兴行业，它 【２】姚彦茹．热释电红外传感器在防盗系统中的应用［Ｊ］＿ 的出现将大大改变人类的照明历史。 信息技术，２００７，（５）． 【３】阎兰贵，袁凤坡．高亮度发光二极管在建筑领域的应 参考文献： 用【ＪＪ．河北工程学院学报，２００５，２３（２）． （上接第２６页） 由上图可知，最大应力为２３６．９５５ 由图７可知，车架的最大变形量为９．３２１ ｒｎｍ，出现 ＭＰａ，最大应力出现在横梁下翼板与边梁连接处附近，与 在非主要承载边梁上，因建模时忽略了加强板，以及几 辅助纵梁连接处，实际工程中，横梁与边梁腹板连接处会 根小的连接纵梁。主要承载梁上的变形量都非常小， 有加强肋板，并且焊接处会有圆弧，也可以采用其他加 因此可以认为车架结构是安全的。 强措施，因此此处应力会小于计算值。由全局应力图 可知，除了部分应力集中点以外，其余各处应力均在１００ ３结语 ＭＰａ左右。 本文通过对平板车的整体分析，设计了车架由八 车架的变形图，如图７所示。 根横梁和若干纵梁组成的边梁式结构，确定了车架的 尺寸参数，并进行了强度校核验算。建立了车架的三 维模型，在Ａｎｓｙｓ中对车架进行了有限元静力分析，得 到了其在特定载荷下的受力图及车架变形图，验证了 结构计算结构的正确性。 参考文献－ ［１】成大仙．机械设计手册【Ｍ］．北京：化学工业出版社， ２００２． 【２】刘相新，孟宪颐．ＡＮＳＹＳ基础与应用教程【Ｍ】．北京：科 学出版社．２００６． 图７车架变形图 【３］李黎明．ＡＮＳＹＳ有限元分析实用教程【Ｍ】．北京：清华大 学出版社．２００５． ， 一…一一～一～一一…一…一…～一一一一一一一…一、。 ● ● ● 纳米级碳素陆 面料在日问世 近日，两家名为帝人技术制造和细川微米的日本公司联合发布消息称，作为新能源产业技术综合开发机 构推进的“纳米先端材料实用化研究开发事业”的重要一环，他们共同研制出一种新型防火面料，以这种采 用纳米技术的面料制成的防火服不但极耐高温，而且穿着舒适，有望成为新一代消防员的标准装备而得到 大规模推广。 ； 据介绍，这种新开发的消防服面料采用了可使纳米级别的碳素系超微粒子平均分布在芳香族聚酰胺纤 ｊ 维上的新技术。纳米级碳素系超微粒子的热传导性非常强，可以很容易地将热量扩散出去，从而降低了消防 ； 服本身的温度。与以往的由芳香族聚酰胺纤维制成的消防服相比，这种由新面料制成的消防服可使烧伤的 ？ 程度降低４０％，达到业界最高的防火性，同时比起具有相同防火性能的原有消防服，重量也可减轻１５％，舒 ； 适性大大提高。 ？ 目前世界上消防服的国际标准主要有两种，一种是注重高防护性的北美标准，一种是重视舒适性的欧洲 ； 标准，而日本过去由防灾协会制定的防火消防服性能标准主要是延续欧洲标准。 ！ 此次新面料防火服的开发成功，不但保证了舒适性，而且也符合目前对防护要求最严格的北美标准，因 ； 此两公司相信，用该面料制成的消防服在未来具有广阔的市场应用前景。 ！ ●●●●ｊ
