CN203151799U - Led红外自动感应灯 - Google Patents
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Abstract
LED红外自动感应灯，它涉及LED红外感应技术领域，它包括PWM芯片、CS9803GP集成芯片、LED阵列、桥堆、红外探测器、第一电容-第十四电容、电流平滑滤波电容、第一电阻-第十电阻、电流取样电阻、脉冲频率调整电阻、光敏电阻、场效应管、电感、肖特基续流二极管、单向二极管、稳压二极管，它能克服现有技术的不足，宽电压(AC90-265V)恒流驱动，且电流连续、波纹系数小，LED的发光效率高、寿命长；所有控制电路统一采用利用HV系列PWM控制芯片内部提供的直流电源供电，不仅使整个装置的电路得到明显简化，还可显著节约电能，它不仅可交流或直流高压直接供电，而且LED的发光效率高、寿命长。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种用于一般电光源的电路装置，具体涉及LED红外自动感应灯。
背景技术：
高亮度大功率LED的面市为电光源的发展带来了新的契机。由于LED具有非线性I-V特征，正向电压VF出现小的变化亦会引起正向电流IF发生较大的改变，轻则缩短LED寿命，降低LED亮度，重则烧毁LED，因此各种恒流驱动方案相继推出。其中较为成功的是美国Supertex公司推出的HV系列驱动PWM芯片，以该芯片为核心配置简单的外围电路即可连接成PWM恒流控制电路，进而与电压/电流变换电路配合可恒流驱动LED。美国Supertex公司公开的产品说明书披露了一种具体方案，其中电压/电流变换电路的主回路由LED阵列、电感、功率场效应管和电流取样电阻依次串接组成，利用并联在LED阵列与电感串联的回路上的续流二极管将功率场效应管处于关闭半周将电感所储存的电能馈给LED，从而为LED提供连续直流电源；更进一步又在LED阵列上并联一电容，平滑输出电流，降低电流波纹系数。但是该产品说明书所说技术方案未涉及LED电源的控制，仍然不能满足避免长明灯，需要做到人来灯亮，人走灯灭的要求(如库房、楼道、公厕等)。
随着红外自动感应技术的发展，其成本越来越低，现已被广泛用于照明灯的电源控制。但从本发明人检索中国专利数据的结果显示，该技术目前只用于控制白炽灯、荧光灯等普通照明光源。由于白炽灯、荧光灯等都是市电直接点亮的灯具，所以中国专利数据库中公开的控制装置基本上都是一种人体红外控制的电子开关，如1995年7月12日公开是授权公告号为2203401的实用新型专利和2002年1月16日公开的授权公告号为1168210的发明专利。所述专利方案主要由热释电红外传感器和光敏元件配以信号放大电路、逻辑控制电路和开关元件连接组成，因此无法直接实现LED的驱动和控制。为了提高人体红外控制的可靠性和设计制作的简便性，近年来一些大的芯片开发商相继开发出各种与热释电红外传感器配套设计的专用集成电路，如美国ETC公开开发的CS9803GP芯片。该芯片具有集成度高、功能齐全和工作可靠的优点，但根据该公司产品说明书中所公开的设计资料，也只能制作出具有各种控制功能的电子开关，尚不能与驱动LED的电压/电流变换器有机结合，利用人体红外辐射对LED照明灯的控制。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供LED红外自动感应灯，它能克服现有技术的不足，宽电压(AC90-265V)恒流驱动，且电流连续、波纹系数小，LED的发光效率高、寿命长；所有控制电路统一采用利用HV系列PWM控制芯片内部提供的直流电源供电，不仅使整个装置的电路得到明显简化，还可显著节约电能，它不仅可交流或直流高压直接供电，而且LED的发光效率高、寿命长。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包括PWM芯片U1、CS9803GP集成芯片U2、LED阵列A、桥堆B、红外探测器PIR、第一电容-第十四电容C1-C14、电流平滑滤波电容C0、第一电阻-第十电阻R1-R10、电流取样电阻Rfb、脉冲频率调整电阻Rosc、光敏电阻RG、场效应管Q、电感L、肖特基续流二极管D1、单向二极管D2、稳压二极管D3，桥堆B的2脚和4脚与输入端连接，桥堆B的3脚分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、PWM芯片U1的Vin端、肖特基续流二极管D1的负极、电流平滑滤波电容C0的正极、LED阵列A的一端连接，桥堆B的1脚分别与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的一端、PWM芯片U1的GND端、电流取样电阻Rfb的一端连接，PWM芯片U1的VDD端分别与第三电容C3的另一端、PWM芯片U1的LD端、第八电阻R8的一端连接，PWM芯片U1的RT端与脉冲频率调整电阻Rosc的一端连接，脉冲频率调整电阻Rosc的另一端接地，PWM芯片U1的GATE端与场效应管Q的栅极连接，PWM芯片U1的CS端分别与场效应管Q的源极、电流取样电阻Rfb的另一端连接，场效应管Q的漏极分别与肖特基续流二极管D1的正极、电感L的一端连接，电感L的另一端分别与LED阵列A的另一端、电流平滑滤波电容C0的负极连接，PWM芯片U1的PWM_D端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与CS9803GP集成芯片U2的11脚连接，CS9803GP集成芯片U2的的1脚分别与第一电阻R1的一端、第四电容C4的正极、第十一电容C11的负极连接，CS9803GP集成芯片U2的2脚分别与第十电阻R10的一端、第十三电容C13的正极、红外探测器PIR的S端连接，红外探测器PIR的E端接地，红外探测器PIR的D端分别与第十四电容C14的正极、CS9803GP集成芯片U2的4脚连接，第十四电容C14的负极接地，第十三电容C13的负极与第十电阻R10的另一端连接且接地，CS9803GP集成芯片U2的3脚分别与第一电阻R1的另一端、第四电容C4的负极、第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第五电容C5的正极连接，第五电容C5的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的5脚接地，CS9803GP集成芯片U2的6脚分别与第六电容C6的正极、第三电阻R3的一端连接，第六电容C6的负极接地，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端、第十二电容C12的正极、稳压二极管D3的负极、单向二极管D2的负极、CS9803GP集成芯片U2的13脚连接，单向二极管D2的正极与第八电阻R8的另一端连接，稳压二极管D3的正极与第十二电容C12的负极连接且接地，CS9803GP集成芯片U2的8脚分别与第四电阻R4的另一端、第七电容C7的正极连接，第七电容C7的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的9脚分别与第八电容C8的正极、第九电阻R9的一端连接，第八电容C8的负极接地，第九电阻R9的另一端与光敏电阻RG的一端连接，光敏电阻RG的另一端接地，CS9803GP集成芯片U2的14脚分别与第六电阻R6的一端、第十电容C10的负极、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第十一电容C11的正极连接，CS9803GP集成芯片U2的15脚与第九电容C9的正极连接，第九电容C9的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的16脚分别与第六电阻R6的另一端、第十电容C10的正极连接。
所述的第八电阻R8为限流电阻，第九电容C9为储能电容，构成LED红外自动感应电路的电源电路，其目的是既保证红外自动感应电路瞬间大电流工作的需要，又保证PWM芯片U1稳定地工作。
本实用新型电压经桥堆B整流后(如以直流方式供电，整流电路也可省去)经过第一电容C1、第二电容C2滤波形成直流电压，直流电流经PWM芯片U1的VIN脚进入PWM芯片U1内部，经PWM芯片U1内部的线性电压调整器为PWM芯片U1提供工作电压VDD，当PWM芯片U1的PWM_D引脚为高电平时，PWM芯片U1被允许由RT引脚上的脉冲频率调整电阻Rosc与内部的振荡器电容在GATE引脚上产生固定开关频率的PWM脉冲输出，并通过CS引脚上的反馈电压与内部恒定参考电压Vref比较来调整PWM脉冲的占空比，PWM芯片U1输出的PWM脉冲电压施加在场效应管Q1的栅极时，LED阵列A被点亮。当场效应管Q1的栅极电压为高电平时，场效应管Q1导通，直流电压开始为LED阵列A和电感L的两端通电，LED阵列A由电源提供的电能点亮，同时电感L储存电能；当场效应管Q1的栅极电压为低电平时，场效应管Q1关断，电感L储存的能量通过快恢复肖特基续流二极管D1继续为LED阵列A提供电流。由此可见，无论在PWM脉冲的正半周还是负半周都有脉动的电压加在LED阵列A的两端，该电压经电流平滑滤波电容Co平滑后即可使LED阵列A得到连续且平滑的电流。由于LED阵列A始终工作在连续恒流模式下，因此既有利于提高LED的发光效率，也有利于延长LED的使用寿命。自然光由接于CS9803GP集成芯片U2的9脚的光敏电阻RG采集转变成电信号，送至CS9803GP集成芯片U2内部的施密特触发器，白天CDS阻值低，施密特反相器输出为低，抑制输出；天暗则相反，施密特反相器输出为高；人体红外线信号由红外探测器PIR接于CS9803GP集成芯片U2的2脚和4脚的红外探测器PIR转变成电信号，该信号经CS9803GP集成芯片U2内部放大，如果判断有触发，运放输出高电平。这时候计时检测电路开始计时，记满一定内部时钟周期，跳变为高电平(可避免误触发)。CS9803GP集成芯片U2的6脚所接第三电阻R3，第六电容C6决定IC内部时钟。CS9803GP集成芯片U2的8脚所接第四电阻R4，第七电容C7决定IC内部定时器的周期，频率同样满足F＝(1±20％)/1.1R3×C6。调节第四电阻R4，第七电容C7，可以调整输出控制的时间长短，根据应用实际要求而定。红外探测器PIR感测到的人体红外线信号CS9803GP集成芯片U2内部经二级放大，再经窗口电压比较判断是否有触发，有则输出高平。此时计时器受控开始计时，进入延时状态，当红外探测器PIR检测到的人体红外线信号时间大于所说定的时钟周期时，才输出高电平，以防止误触发。白天，光敏电阻RG受光照阻值低，CS9803GP集成芯片U2的11脚输出低电平，PWM芯片U1无PWM脉冲输出，LED阵列A始终熄灭。夜晚，光敏电阻RG无光照阻值高，当红外探测器PIR检测到人体红外线信号时，CS9803GP集成芯片U2的11脚输出高电平，PWM芯片U1输出PWM脉冲，LED阵列点亮；人走开后，LED阵列A延时熄灭，待下一次来人时再次点亮。
本实用新型采用交流220V市电直接供电，可直接替换现有的热释电红外控制的各种民用照明灯；宽电压(AC90-265V)恒流驱动，且电流连续、波纹系数小，LED的发光效率高、寿命长；所有控制电路统一采用利用HV系列PWM控制芯片内部提供的直流电源供电，不仅使整个装置的电路得到明显简化，还可显著节约电能，它不仅可交流或直流高压直接供电，而且LED的发光效率高、寿命长。
附图说明：
图1是本实用新型的电路原理图
具体实施方式：
参看图1，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括PWM芯片U1、CS9803GP集成芯片U2、LED阵列A、桥堆B、红外探测器PIR、第一电容-第十四电容C1-C14、电流平滑滤波电容C0、第一电阻-第十电阻R1-R10、电流取样电阻Rfb、脉冲频率调整电阻Rosc、光敏电阻RG、场效应管Q、电感L、肖特基续流二极管D1、单向二极管D2、稳压二极管D3，桥堆B的2脚和4脚与输入端连接，桥堆B的3脚分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、PWM芯片U1的Vin端、肖特基续流二极管D1的负极、电流平滑滤波电容C0的正极、LED阵列A的一端连接，桥堆B的1脚分别与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的一端、PWM芯片U1的GND端、电流取样电阻Rfb的一端连接，PWM芯片U1的VDD端分别与第三电容C3的另一端、PWM芯片U1的LD端、第八电阻R8的一端连接，PWM芯片U1的RT端与脉冲频率调整电阻Rosc的一端连接，脉冲频率调整电阻Rosc的另一端接地，PWM芯片U1的GATE端与场效应管Q的栅极连接，PWM芯片U1的CS端分别与场效应管Q的源极、电流取样电阻Rfb的另一端连接，场效应管Q的漏极分别与肖特基续流二极管D1的正极、电感L的一端连接，电感L的另一端分别与LED阵列A的另一端、电流平滑滤波电容C0的负极连接，PWM芯片U1的PWM_D端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与CS9803GP集成芯片U2的11脚连接，CS9803GP集成芯片U2的的1脚分别与第一电阻R1的一端、第四电容C4的正极、第十一电容C11的负极连接，CS9803GP集成芯片U2的2脚分别与第十电阻R10的一端、第十三电容C13的正极、红外探测器PIR的S端连接，红外探测器PIR的E端接地，红外探测器PIR的D端分别与第十四电容C14的正极、CS9803GP集成芯片U2的4脚连接，第十四电容C14的负极接地，第十三电容C13的负极与第十电阻R10的另一端连接且接地，CS9803GP集成芯片U2的3脚分别与第一电阻R1的另一端、第四电容C4的负极、第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第五电容C5的正极连接，第五电容C5的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的5脚接地，CS9803GP集成芯片U2的6脚分别与第六电容C6的正极、第三电阻R3的一端连接，第六电容C6的负极接地，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端、第十二电容C12的正极、稳压二极管D3的负极、单向二极管D2的负极、CS9803GP集成芯片U2的13脚连接，单向二极管D2的正极与第八电阻R8的另一端连接，稳压二极管D3的正极与第十二电容C12的负极连接且接地，CS9803GP集成芯片U2的8脚分别与第四电阻R4的另一端、第七电容C7的正极连接，第七电容C7的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的9脚分别与第八电容C8的正极、第九电阻R9的一端连接，第八电容C8的负极接地，第九电阻R9的另一端与光敏电阻RG的一端连接，光敏电阻RG的另一端接地，CS9803GP集成芯片U2的14脚分别与第六电阻R6的一端、第十电容C10的负极、第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端与第十一电容C11的正极连接，CS9803GP集成芯片U2的15脚与第九电容C9的正极连接，第九电容C9的负极接地，CS9803GP集成芯片U2的16脚分别与第六电阻R6的另一端、第十电容C10的正极连接。
所述的第八电阻R8为限流电阻，第九电容C9为储能电容，构成LED红外自动感应电路的电源电路，其目的是既保证红外自动感应电路瞬间大电流工作的需要，又保证PWM芯片U1稳定地工作。
本具体实施方式电压经桥堆B整流后(如以直流方式供电，整流电路也可省去)经过第一电容C1、第二电容C2滤波形成直流电压，直流电流经PWM芯片U1的VIN脚进入PWM芯片U1内部，经PWM芯片U1内部的线性电压调整器为PWM芯片U1提供工作电压VDD，当PWM芯片U1的PWM_D引脚为高电平时，PWM芯片U1被允许由RT引脚上的脉冲频率调整电阻Rosc与内部的振荡器电容在GATE引脚上产生固定开关频率的PWM脉冲输出，并通过CS引脚上的反馈电压与内部恒定参考电压Vref比较来调整PWM脉冲的占空比，PWM芯片U1输出的PWM脉冲电压施加在场效应管Q1的栅极时，LED阵列A被点亮。当场效应管Q1的栅极电压为高电平时，场效应管Q1导通，直流电压开始为LED阵列A和电感L的两端通电，LED阵列A由电源提供的电能点亮，同时电感L储存电能；当场效应管Q1的栅极电压为低电平时，场效应管Q1关断，电感L储存的能量通过快恢复肖特基续流二极管D1继续为LED阵列A提供电流。由此可见，无论在PWM脉冲的正半周还是负半周都有脉动的电压加在LED阵列A的两端，该电压经电流平滑滤波电容Co平滑后即可使LED阵列A得到连续且平滑的电流。由于LED阵列A始终工作在连续恒流模式下，因此既有利于提高LED的发光效率，也有利于延长LED的使用寿命。自然光由接于CS9803GP集成芯片U2的9脚的光敏电阻RG采集转变成电信号，送至CS9803GP集成芯片U2内部的施密特触发器，白天CDS阻值低，施密特反相器输出为低，抑制输出；天暗则相反，施密特反相器输出为高；人体红外线信号由红外探测器PIR接于CS9803GP集成芯片U2的2脚和4脚的红外探测器PIR转变成电信号，该信号经CS9803GP集成芯片U2内部放大，如果判断有触发，运放输出高电平。这时候计时检测电路开始计时，记满一定内部时钟周期，跳变为高电平(可避免误触发)。CS9803GP集成芯片U2的6脚所接第三电阻R3，第六电容C6决定IC内部时钟。CS9803GP集成芯片U2的8脚所接第四电阻R4，第七电容C7决定IC内部定时器的周期，频率同样满足F＝(1±20％)/1.1R3×C6。调节第四电阻R4，第七电容C7，可以调整输出控制的时间长短，根据应用实际要求而定。红外探测器PIR感测到的人体红外线信号CS9803GP集成芯片U2内部经二级放大，再经窗口电压比较判断是否有触发，有则输出高平。此时计时器受控开始计时，进入延时状态，当红外探测器PIR检测到的人体红外线信号时间大于所说定的时钟周期时，才输出高电平，以防止误触发。白天，光敏电阻RG受光照阻值低，CS9803GP集成芯片U2的11脚输出低电平，PWM芯片U1无PWM脉冲输出，LED阵列A始终熄灭。夜晚，光敏电阻RG无光照阻值高，当红外探测器PIR检测到人体红外线信号时，CS9803GP集成芯片U2的11脚输出高电平，PWM芯片U1输出PWM脉冲，LED阵列点亮；人走开后，LED阵列A延时熄灭，待下一次来人时再次点亮。
本具体实施方式采用交流220V市电直接供电，可直接替换现有的热释电红外控制的各种民用照明灯；宽电压(AC90-265V)恒流驱动，且电流连续、波纹系数小，LED的发光效率高、寿命长；所有控制电路统一采用利用HV系列PWM控制芯片内部提供的直流电源供电，不仅使整个装置的电路得到明显简化，还可显著节约电能，它不仅可交流或直流高压直接供电，而且LED的发光效率高、寿命长。
Claims (1)
1.LED红外自动感应灯，其特征在于它包括PWM芯片(U1)、CS9803GP集成芯片(U2)、LED阵列(A)、桥堆(B)、红外探测器(PIR)、第一电容-第十四电容(C1-C14)、电流平滑滤波电容(C0)、第一电阻-第十电阻(R1-R10)、电流取样电阻(Rfb)、脉冲频率调整电阻(Rosc)、光敏电阻(RG)、场效应管(Q)、电感(L)、肖特基续流二极管(D1)、单向二极管(D2)、稳压二极管(D3)，桥堆(B)的2脚和4脚与输入端连接，桥堆(B)的3脚分别与第一电容(C1)的正极、第二电容(C2)的一端、PWM芯片(U1)的Vin端、肖特基续流二极管(D1)的负极、电流平滑滤波电容(C0)的正极、LED阵列(A)的一端连接，桥堆(B)的1脚分别与第一电容(C1)的负极、第二电容(C2)的另一端、第三电容(C3)的一端、PWM芯片(U1)的GND端、电流取样电阻(Rfb)的一端连接，PWM芯片(U1)的VDD端分别与第三电容(C3)的另一端、PWM芯片(U1)的LD端、第八电阻(R8)的一端连接，PWM芯片(U1)的RT端与脉冲频率调整电阻(Rosc)的一端连接，脉冲频率调整电阻(Rosc)的另一端接地，PWM芯片(U1)的GATE端与场效应管(Q)的栅极连接，PWM芯片(U1)的CS端分别与场效应管(Q)的源极、电流取样电阻(Rfb)的另一端连接，场效应管(Q)的漏极分别与肖特基续流二极管(D1)的正极、电感(L)的一端连接，电感(L)的另一端分别与LED阵列(A)的另一端、电流平滑滤波电容(C0)的负极连接，PWM芯片(U1)的PWM_D端与第五电阻(R5)的一端连接，第五电阻(R5)的另一端与CS9803GP集成芯片(U2)的11脚连接，CS9803GP集成芯片(U2)的的1脚分别与第一电阻(R1)的一端、第四电容(C4)的正极、第十一电容(C11)的负极连接，CS9803GP集成芯片(U2)的2脚分别与第十电阻(R10)的一端、第十三电容(C13)的正极、红外探测器(PIR)的S端连接，红外探测器(PIR)的E端接地，红外探测器(PIR)的D端分别与第十四电容(C14)的正极、CS9803GP集成芯片(U2)的4脚连接，第十四电容(C14)的负极接地，第十三电容(C13)的负极与第十电阻(R10)的另一端连接且接地，CS9803GP集成芯片(U2)的3脚分别与第一电阻(R1)的另一端、第四电容(C4)的负极、第二电阻(R2)的一端连接，第二电阻(R2)的另一端与第五电容(C5)的正极连接，第五电容(C5)的负极接地，CS9803GP集成芯片(U2)的5脚接地，CS9803GP集成芯片(U2)的6脚分别与第六电容(C6)的正极、第三电阻(R3)的一端连接，第六电容(C6)的负极接地，第三电阻(R3)的另一端分别与第四电阻(R4)的一端、第十二电容(C12)的正极、稳压二极管(D3)的负极、单向二极管(D2)的负极、CS9803GP集成芯片(U2)的13脚连接，单向二极管(D2)的正极与第八电阻(R8)的另一端连接，稳压二极管(D3)的正极与第十二电容(C12)的负极连接且接地，CS9803GP集成芯片(U2)的8脚分别与第四电阻(R4)的另一端、第七电容(C7)的正极连接，第七电容(C7)的负极接地，CS9803GP集成芯片(U2)的9脚分别与第八电容(C8)的正极、第九电阻(R9)的一端连接，第八电容(C8)的负极接地，第九电阻(R9)的另一端与光敏电阻(RG)的一端连接，光敏电阻(RG)的另一端接地，CS9803GP集成芯片(U2)的14脚分别与第六电阻(R6)的一端、第十电容(C10)的负极、第七电阻(R7)的一端连接，第七电阻(R7)的另一端与第十一电容(C11)的正极连接，CS9803GP集成芯片(U2)的15脚与第九电容(C9)的正极连接，第九电容(C9)的负极接地，CS9803GP集成芯片(U2)的16脚分别与第六电阻(R6)的另一端、第十电容(C10)的正极连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN105188238A (zh) * | 2015-11-06 | 2015-12-23 | 上海治云智能科技有限公司 | 智能化节能led照明系统 |
| CN110417395A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 江苏联禹智能工程有限公司 | 一种pwm温控光敏传感的电子开关 |
-
2012
- 2012-12-30 CN CN 201220753943 patent/CN203151799U/zh not_active Expired - Fee Related
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