盘点智能照明所需的4类传感器
> 盘点智能照明所需的4类传感器     2018-08-14

LED照明灯具与传统的照明灯具最大的区分,LED照明灯具是一个完整的电子产品,而传统的照明灯具仅是一个电器产品。因而LED灯具可以很利便地与各种类型的传感器关联,从而实现光控、红外控制等多种自动控制功能。如LED路灯的自动开关,用一个光敏传感器就可简单实现;社区夜间走道以及庭院照明,可以用红别传感器采集人类活动信息,自动开闭照明灯具。

  LED照明灯具开关自动控制

  传感器作为信号采集以及机电转换的器件,其机电技术已经相当成熟,近几年MEMS(微机电系统)技术兴起又将传感器技术向小型化、智能化、多功能化、低成本化大踏步迈进。光敏传感器、红别传感器等各种类型的传感器均可与LED照明灯具组成一个智能控制系统,传感器将采集来的各种物理量信号转换成电信号,可以经由集成电路化的AD(模数)转换器、MCU(微控制器)、DA(数模)转换器对于所采集的信号进行智能化处理,从而控制LED照明灯具开启以及关闭。人类可以籍此在MCU上设定各种控制要求,控制LED灯的开关时间、亮度、显色、多彩变幻,从而达到省电节能的目标。传感器与LED灯具组成的系统框图。目前的集成电路制造技术已经经可以将AD、DA、MCU集成在一个5妹妹×5妹妹或更小的封装内,安装在灯具内既不占面积而且十分利便。

       光敏传感器与LED灯具组合

  风光电LED路灯是一种高度智能化以及无人值守的道路照明灯具,利用风力、阳光发电,用蓄电池储能,因而能源的自动管理十分首要。光敏传感器是比较理想的因天亮、天暗(日出、日落)时照度变化而能控制电路自动开关的电子传感器。

  光敏传感器可依据天气、时间段以及地区自动控制商场LED照明灯具开闭。在明亮的白日通过减少其输出功率来下降耗电量,与使用荧光灯时相比,店铺面积为200m2的便利店最大可下降53%的耗电量。寿命也长达约5~10万小时。一般情况下,LED照明灯具的寿命为4万小时左右;发光的色彩也可采取RGB(红绿蓝)多彩变幻的方式,使商场灯光更多彩,气氛更活跃;与配套使用黄色荧光体的原蓝色LED相比,配套使用红、绿、蓝三色荧光体的紫色LED的演色性更高。

  红别传感器与LED灯具组合

  红别传感器是靠探测人体发射的红外线而工作的。主要原理是:人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光透镜增强后汇集到热释电元件PIR(被动式红外)探测器上,当人活动时,红外辐射的发射位置就会产生变化,该元件就会失去电荷平衡,产生热释电效应向外释放电荷,红别传感器将透过菲涅尔滤光透镜的红外辐射能量的变化转换成电信号,即热电转换。在被动红外探测器的探测区内无人体移动时,红外感应器感应到的只是背景温度,当人体进人探测区,通过菲涅尔透镜,热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的悬殊,信号被采集后与系统中已经存在的探测数据进行比较以判断是否真的有人等红外线源进入探测区域。

被动式红别传感器有三个症结性的元件:菲涅尔滤光透镜,热释电红别传感器以及匹配低噪放大器。菲涅尔透镜有两个作用:一是聚焦作用,行将热释红外信号折射在PIR上:二是将探测区内分为若干个明区以及暗区,使进入探测区的移动物体/人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。一般还会匹配低噪放大器,当探测器上的环境温度上升,特别是接近人体正常体温(37℃)时,传感器的灵敏度降落,经由它对于增益进行补偿,增加其灵敏度。输出信号可用来驱动电子开关,实现LED照明电路的开关控制。

  与红别传感器利用相仿的超声波传感器近年在自动探测移动物体中得到更多的利用。超声波传感器主要利用多普勒原理,通过晶振向外发射超过人体能感知的高频超声波,一般典型的选用25~40kHz波,然后控制模块检测反射回来波的频率,如果区域内有物体运动,反射波频率就会有轻微的波动,即多普勒效应,以此来判断照明区域的物体移动,从而达到控制开关的目的。

  超声波的纵向振荡特性,可以在气体、液体及固体中传播,且其传播速度不同;它还有折射以及反射现象,在空气中传播频率较低、衰减较快,而在固体、液体中则衰减较小、传播较远。超声波传感器正是利用超声波的这些特性。超声波传感器有敏感规模大,无视觉盲区,不受障碍物干扰等特点,这项技术已经经在商业以及安全领域被使用25年多了,已经经被证明是检测小物体运动最有效的方法。因而与LED灯具组成系统可灵敏控制开关。

  由于超声波传感器灵敏度高,空气振动、透风采暖制冷系统及周围临近空间的运动都会引发超声波传感器产生误触发,所以超声波传感器需要及时校准。

  温度传感器做LED灯具的过温维护

  温度传感器NTC(负温度系数)做LED灯具的过温维护被比较早的广泛利用。LED灯具如采取大功率LED光源,就必需采取多翼的铝散热器,由于室内照明用的LED灯具自身空间很小,散热问题到目前仍是最大的技术瓶颈之一。LED灯具散热不爽的话,会导致LED光源因过热而初期光衰。LED灯具开启后热量还会因热空气自动上升而向灯头富集,影响电源的寿命。因而在设计LED灯具时,可以在铝散热器靠近LED光源方紧贴一个NTC,以便实时采集灯具的温度,当灯杯铝散热器温度升高时可利用此电路自动下降恒流源输出电流,使灯具降温;当灯杯铝散热器温度升高到限用设定值时自动关断LED电源,实现灯具过温维护,当温度下降后,自动再将灯开启。

  结语:

  正由于LED灯具是一个完整的电子产品,跟着LED灯具结构多样化、利用扩张化,跟着LED照明灯具设计的更多的创意、立异,将有更多的传感器被结合利用在LED照明以及亮化工程的系统中去。一个智能化的LED照明新时代正在到来,人类的照明糊口将越来越亮堂以及舒适。

来源: 今日传感

 

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