保护接地型人体红外感应led智能灯的制作方法

文档序号:8195095阅读:245来源:国知局
专利名称:保护接地型人体红外感应led智能灯的制作方法
技术领域
本发明涉及ー种LED技术,尤其涉及一种保护接地型人体红外感应LED智能灯。
背景技术
LED灯由于节能、环保、寿命长等优势,已成为一种新兴节能灯具。LED灯驱动技术 与人体红外探測技术相结合,进ー步拓宽了 LED灯的应用领域。现有人体红外感应LED灯部分是将人体红外探测与LED驱动分离安装,例如申请号201120188069. 3的中国发明专利,公开了“一种红外线感应的LED节能灯电路”;这种方案的优点是探測器可以根据用户需求来确定安装位置,探測范围广;探测电路与驱动电路外置,散热效果好。此方案的存在下述问题=(I)LED灯只有“全亮”、“全灭”两种状态,无法调节LED灯输出亮度,人体离开探測区后,LED灯全部熄灭,不适合在地下车库、图书馆、阅览室等场所使用,LED灯适应性差。(2)使用时需要更改原有线路,安装不便,探測电路与驱动电路相距较远吋,连接线容易带入干扰,影响控制效果。鉴于上述原因,人们又提出一种将探测电路与驱动电路做成一体、内置在LED灯管中的技术方案。例如申请号201120053641.5的中国发明专利,公开了“ー种红外感应LED日光灯”。此发明的优点是将人体红外探測置于灯头,控制电路置于灯管中,外形简单,可直接替换原有荧光灯灯管,安装简便。但此方案存在以下问题
(I)控制电路采用电阻降压方式向芯片以及探測器供电,电路温升大,电源效率低,控制电路内置在灯管中,造成热量聚集,散热效果差,严重影响LED灯珠使用寿命。(2)交流输入端未做防雷、抗干扰等防护措施,市电中的干扰、噪声会影响LED灯珠光效,并影响控制电路的正常工作。并且现有技术方案中,LED灯外壳可导电部分未做接地保护处理,容易危及人身及LED灯设备安全。

发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题,提供一种结构合理,探測、驱动内置在灯管中,电路温升低,电源效率高;输出状态,“高高”、“微功耗”可按需设定,适应性强;安全性能好的保护接地型人体红外感应LED智能灯。为实现上述目的,本发明采用如下技术方案
一种保护接地型人体红外感应LED智能灯,它包括LED灯体,LED灯体与智能控制电路连接,所述智能控制电路包括与电源连接的交流无功降压电路,它通过整流桥和PFC校正电路连接,PFC校正电路分别与直流降压稳压电路和驱动电路连接,直流降压稳压电路分别通过人体红外探測电路和驱动电路连接,人体红外探測电路也与驱动电路连接,驱动电路与LED灯体连接,所述人体红外探测电路包括电平转换电路,它的输入端与直流降压稳压电路连接,输出端与人体红外探测器连接,人体红外探測器与信号变送电路连接,信号变送电路与驱动电路连接,信号变送电路根据用户要求调节高亮状态、微功耗状态的输出功率;所述LED灯体外壳设有金属接地装置。所述交流无功降压电路通过EMI滤波电路与电源防护电路连接,电源防护电路与电源线连接。所述电源防护电路是由与电源火线连接的负温度系数热敏电阻NTC、与电源零线连接的保险管FUSE以及跨接在两者之间的瞬态抑制ニ极管TVS组成,瞬态抑制ニ极管TVS两端与EMI滤波电路输入端连接。所述交流无功降压电路为高压电容C21、C22、R26、R27,R26与C21并联,R27与C22并联。C21、C22分别串接在整流桥的交流输入端。 所述直流降压稳压电路主要由功率三极管Q1、电解电容C16、C15、电容C12、电阻R5、R6、R17、稳压管VZ2组成;其中三级管Q I的集电极与R 17 一端连接,R 17另一端与PFC校正电路连接,基极则分别于并联的R 5、R6连接,同时基极还经C16、稳压管VZ2分别接地;发射极则经并联的电容C12、C15接地。所述电平转换电路是由电阻R1、R2,电容C1、C8,稳压管VZ1,电解电容El组成;电阻R1、R2串联后一端与直流降压稳压电路连接,另一端与稳压管VZl负极连接,稳压管VZl正极接地,同时VZl负极作为检测电路电源VDD ;
所述检测电路是由热释电控制专用集成芯片IC2、热释电红外探头PIR、电阻R3、R4、R7、R8、Rll、R12、R13,电解电容 E2、E3、E4、E5,电容 C2、C3、C4、C5、C6、C7 组成;热释电红外探头PIR引脚3与IC2引脚4、E2正极、C2相接,E2负极接电源地,C2另一端接电源地。PIR引脚2经R7、C5接电源地;PIR引脚2接IC2引脚2 ;PIR引脚I接电源地;电源VDD经R3到IC2引脚8,IC2引脚8外接C3到电源地;电源VDD经R4到IC2引脚6,IC2引脚6外接C4到电源地;IC2引脚3经R8接E3正极,E3负极接电源地,IC2引脚3分别经RllC6接IC2引脚1,IC2引脚I接E4负极,E4正极经R13后接IC2引脚14,IC2引脚15接E5正极,E5负极接电源地,IC2引脚14分别经R12 C7接IC2引脚16. IC2引脚5接电源地;IC2引脚13接电源VDD0所述信号变送电路是主要由电阻R14、R15、R18、R22,电容C18、C20,三极管Tl、T2组成,电阻R14与Tl的基极连接,R15与T2的基极和Tl的集电极连接,T1、T2的发射极接地;Τ2的集电极为探測信号输出端。所述接地装置为在LED灯体外设有铝制外壳,其上预留螺栓孔,铜导线的导线头连接铜铝端子,铜铝端子去氧化后做搪锡处理,并在端子表面涂导电膏,在预留螺栓孔处垫锡箔,用螺栓紧压在外売上,铜导线另一端接PE保护线。所述驱动电路为PWM恒流控制电路,主要由功率电感L4、快恢复ニ极管D10、电容C17、功率MOSFET Q2、PWM控制芯片IC1、电阻R20、R21、R23、R24组成,PWM控制芯片ICl工作于PWM方式,ICl引脚3设定峰值电平,改变ICl引脚3的输入电平,从而线性调光;IC1引脚2通过外接电阻R23、R24采样流过LED灯的电流;IC1引脚3的输入电平以及ICl内部设定的电平作为PWM控制的阈值电平;某时刻ICl引脚3设定电平高于ICl内部设定电平,当采样电流达到ICl引脚3设定电平时,关断功率MOSFET Q2,当采样电流低于ICl内部设定电平时,开通功率MOSFET Q2,通过这种方式实现PWM恒流控制。本发明通过利用高压电容,降低整流桥交流输入电压,进而降低整流桥直流输出电压,在保证系统所需直流电流不变的前提下,整个电路功耗随之降低。高压电容不消耗电能,只起到降压作用,再与后级直流降压稳压电路配合,向系统芯片及电路供电,采用这种方式,提高了电源效率,降低了电路温升。热释电红外探头PIR经过菲涅尔透镜滤波后只对人体发出的红外线敏感,当有人进入探測区吋,PIR信号经热释电专用集成芯片IC2内部两级放大后,IC2引脚11输出高电平至信号变送单元。探测区无人吋,IC2引脚11输出低电平。调节R3、C3,可以设定延时时间。有人进入探测区,IC2引脚11输出高电平,TI导通,T2截止,此时,ICl引脚3经R22到地,R22上的电平即为调光输入电平。当探測区内无人时,IC2引脚11输出低电平,TI截止,T2导通,ICl引脚3分别经R18、R22到电源地。此时,ICl引脚3输入电平取决于R22、R18的并联阻值。调节R22、R18的阻值,可改变高亮状态、微功耗状态的输出功率。本发明的有益效果是
I、采用交流无功降压、直流降压稳压电路相配合方式,向芯片及检测电路提供直流电,降低了整个系统功耗,提高了电源效率,减小了电路温升。2、采用信号变送电路,LED灯输出状态“高亮”、“微功耗”,可以根据用户需求来设定,提高了 LED灯的适应性。3、人体红外探测电路与LED驱动电路做成一体,内置在灯管中,减少了外部干扰侵入,使用安装方便。4、应用接地保护处理,可以避免绝缘损坏或其他情况下危及人身以及LED灯设备安全。


图I是本发明的总体框 图2是本发明的总体电路 图3是本发明的剰余部分的总体电路 图4是直流降压稳压电路 图5是信号变送电路图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进ー步说明。如图I所示的保护接地型人体红外感应LED智能灯,它包括LED灯体,LED灯体与智能控制电路连接,所述智能控制电路包括电源防护电路,它与EMI滤波电路、交流无功降压电路、整流桥和PFC校正电路连接,PFC校正电路与直流降压稳压电路和PWM恒流控制电路连接,直流降压稳压电路分别与电平转换和PWM恒流控制电路连接;电平转换电路与人体红外探测电路连接,人体红外探测电路通过信号变送电路与PWM恒流控制电路连接,PWM 恒流控制电路与LED灯体连接,所述LED灯体外壳设有金属接地装置。图2、图3中,该电源防护电路是由负温度系数热敏电阻NTC、保险管FUSE、瞬态抑制ニ极管TVS组成。热敏电阻NTC用于降低启动电流,保险管FUSE用于短路、过负载保护,TVS用于限压保护,抑制电网过载脉冲。热敏电阻NTC串接在电源进线中,TVS
并接在电源进线中。EMI滤波电路是由安规电容C9、C10,扼流圈L1、L2,电阻R9、R10,共模抑制扼流圈L3,共模抑制电容CY1、CY2组成。C9、C10、L1、C9、C10、L1、L2、R9、R10组成Ji型滤波器用于抑制差模干扰,共模扼流圈L3、CY1、CY2用于抑制共模干扰。C9、C10并接在电源进线中,R9、RlO分别与LI、L2并联再串接于电源进线中,共模抑制扼流圈L3两输入端并接在电源进线中。L3输出端分别经CY1、CY2到交流地。L3输出端接整流桥向PWM恒流控制电路供电。该交流无功降压电路为高压电容C21、C22、R26、R27,R26与C21并联,R27与C22并联。C21、C22分别串接在整流桥的交流输入端。其工作原理是利用高压电容,降低整流桥交流输入电压,进而降低整流桥直流输出电压,在保证系统所需直流电流不变的前提下,整个电路功耗随之降低。高压电容不消耗电能,只起到降压作用,再与后级直流降压稳压电路配合,向系统芯片及电路供电,采用这种方式,提高了电源效率,降低了电路温升。整流滤波电路由D3、D4、D5、D6,电容Cll组成。PFC校正电路是由电解电容C13、C14,ニ极管D7、D8、D9组成的平衡半桥补偿电路。C13、D7构成半桥的一臂,C14、D9组成半桥另一臂,D8、R19构成连接通路,该校正电路利用填谷原理进行补偿。C13正极、D9负极和整流桥正极相连,C14负极、D7正极和整流桥负极相连,D8正极和C13负极、D7负极相连,D8负极经R19后和D9正极、C14正极相连。直流降压稳压电路是由功率三极管Q1,电解电容C16、C15,电容C12,电阻R5、R6、R17、稳压管VZ2组成的射极输出器。Ql的基极到地接有稳压管VZ2,QI发射极可输出稳定直流电压。Ql的基极到地还接有电解电容C16,相当于在Ql发射极接有(l+β )C16的电容,构成ー种电容倍増式低通滤波器,可以有效消除纹波。该电路同时具有滤波和稳压作用。Ql集电极经R17接PFC校正输出,Ql基极经R5、R6并联后接整流桥正极,Ql发射极经C12、C15并联后到电源地,QI发射极接PWM控制芯片IC17脚,同时向芯片ICl以及探测电路供电。PWM恒流控制电路是由功率电感L4、快恢复ニ极管D10、电容C17、功率MOSFET Q2、PWM控制芯片IC1、电阻R20、R21、R23、R24组成。其工作原理是LED恒流驱动芯片ICl工作于PWM方式,ICl弓丨脚3设定峰值电平,改变ICl引脚3的输入电平,可以线性调光。ICl引脚2通过外接电阻R23、R24采样流过LED灯的电流。ICl引脚3的输入电平以及ICl内部设定的250mv电平作为PWM控制的阈值电平。例如,某时刻ICl引脚3设定电平高于ICl内部设定250mv电平,当采样电流达到ICl引脚3设定电平时,关断功率MOSFET Q2,当采样电流低于ICl内部设定250mv时,开通功率MOSFET Q2,通过这种方式实现PWM恒流控制。人体红外探測电路包括平转换电路、检测电路两部分。电源转换电路是由电阻Rl、R2,稳压管VZ1,电解电容El组成。VZl负极作为检测电路电源VDD。所述检测电路是由热释电控制专用集成芯片IC2、热释电红外探头PIR、电阻R3、R4、R7、R8、Rll、R12、R13,电解 电容 E2、E3、E4、E5,电容 C2、C3、C4、C5、C6、C7 组成。其工作原理是热释电红外探头PIR经过菲涅尔透镜滤波后只对人体发出的红外线敏感,当有人进入探測区吋,PIR信号经热释电专用集成芯片IC2内部两级放大后,IC2引脚11输出高电平至信号变送单元。探测区无人吋,IC2引脚11输出低电平。调节R3、C3,可以设定延时时间。如图5所示,信号变送电路是由电阻R14、R15、R18、R22,电容C18、C20,三极管Tl、
T2組成。信号变送电路工作原理是有人进入探测区,IC2引脚11输出高电平,TI导通,T2截止,此时,ICl引脚3经R22到地,R22上的电平即为调光输入电平。当探測区内无人吋,IC2引脚11输出低电平,TI截止,T2导通,ICl引脚3分别经R18、R22到电源地。此时,ICl引脚3输入电平取决于R22、R18的并联阻值。调节R22、R18的阻值,可改变高亮状态、微功耗状态的输出功率。
接地保护做法是在LED灯铝制外壳预留螺栓孔,铜导线导线头连接铜铝端子,铜铝端子去氧化后做搪锡处理,并在端子表面涂导电膏,在预留螺栓孔处垫锡箔,最后用螺栓紧压在外売上。铜导线另一端接PE保护线。本发明的整体工作过程是
输入市电首先进行电源防护处理,包括防雷保护、过电压保护、短路、过负载保护、限制启动电流保护,再接EMI滤波电路。EMI滤波电路对输入市电的共模干扰、差模干扰进行消除、抑制。经EMI滤波之后,接交流无功降压电路,对输入市电进行无功降压,并作为整流滤波电路的交流输入。整流滤波电路直流输出经过PFC校正后,接直流降压稳压电路,降压稳压电路采用射级跟随方式同时向探測电路以及ICl供电。ICl的管脚3作为线性调光输入端,改变管脚3的输入电平,可实现LED灯功能。ICl与外围Ql以及电阻、电容构成LED灯PWM恒流驱动电路。探测电路探头单元PIR检测人体释放的红外线,当有人进入探测区时,探头PIR输出强幅值信号给IC2管脚2,IC2在内部进行放大比较后,管脚11输出高电平,此高电平输入到信号变送电路,使ICl管脚3外部输入为高电平,LED灯处于高亮状态。当人体离开探测区一段时间后或者探測区无人时,探头PIR输出弱幅值信号给IC2管脚2,IC2管脚11输出低电平至信号变送电路,使ICl管脚3外部输入为低电平,LED处于微功耗状态。延时时间,高亮状态、微功耗状态的输出亮度均可根据实际需要来设定。上述实施例为本发明的较佳实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未违背本发明的精神实质和原理下所做的修饰、组合、简化均为等效置換方式,都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种保护接地型人体红外感应LED智能灯,它包括LED灯体,LED灯体与智能控制电路连接,所述智能控制电路包括与电源连接的交流无功降压电路,它通过整流桥和PFC校正电路连接,PFC校正电路分别与直流降压稳压电路和驱动电路连接;直流降压稳压电路分别通过人体红外探测电路和驱动电路连接;人体红外探测电路也与驱动电路连接,驱动电路与LED灯体连接,其特征是,所述人体红外探测电路包括电平转换电路,它的输入端与直流降压稳压电路连接,输出端与人体红外探测器连接,人体红外探测器与信号变送电路连接,信号变送电路与驱动电路连接;信号变送电路根据用户要求调节高亮状态、微功耗状态的输出功率;所述LED灯体外壳设有金属接地装置。
2.如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述交流无功降压电路通过EMI滤波电路与电源防护电路连接,电源防护电路与电源线连接。
3.如权利要求2所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述电源防护 电路主要由与电源火线连接的负温度系数热敏电阻NTC、与电源零线连接的保险管FUSE以及跨接在两者之间的瞬态抑制二极管TVS组成,瞬态抑制二极管TVS两端与EMI滤波电路输入端连接。
4.如权利要求I或2所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述交流无功降压电路为高压电容C21、C22、R26 、R27,R26与C21并联,R27与C22并联。
5.C2UC22分别串接在整流桥的交流输入端。
6.如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述直流降压稳压电路主要由功率三极管Q1、电解电容C16、C15、电容C12、电阻R5、R6、R17、稳压管VZ2组成;其中三级管Q I的集电极与R 17 一端连接,R 17另一端与PFC校正电路连接,基极则分别于并联的R 5、R6连接,同时基极还经C16、稳压管VZ2分别接地;发射极则经并联的电容C12、C15接地。
7.如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述电平转换电路是由电阻R1、R2,电容C1、C8,稳压管VZ1,电解电容El组成;电阻R1、R2串联后一端与直流降压稳压电路连接,另一端与稳压管VZl负极连接,稳压管VZl正极接地,同时VZl负极作为检测电路电源VDD ; 所述检测电路主要由热释电控制专用集成芯片IC2、热释电红外探头PIR、电阻R3、R4、R7、R8、Rll、R12、R13,电解电容 E2、E3、E4、E5,电容 C2、C3、C4、C5、C6、C7 组成;热释电红外探头PIR引脚3与IC2引脚4、E2正极、C2相接,E2负极接电源地,C2另一端接电源地; PIR引脚2经R7、C5接电源地;PIR引脚2接IC2引脚2 ;PIR引脚I接电源地;电源VDD经R3到IC2引脚8,IC2引脚8外接C3到电源地;电源VDD经R4到IC2引脚6,IC2引脚6外接C4到电源地;IC2引脚3经R8接E3正极,E3负极接电源地,IC2引脚3分别经Rll C6接IC2引脚1,IC2引脚I接E4负极,E4正极经R13后接IC2引脚14,IC2引脚15接E5正极,E5负极接电源地,IC2引脚14分别经R12 Cl接IC2引脚16. IC2引脚5接电源地;IC2引脚13接电源VDD ; 如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述信号变送电路主要由电阻R14、R15、R18、R22,电容C18、C20,三极管T1、T2组成,电阻R14与Tl的基极连接,R15与T2的基极和Tl的集电极连接,T1、T2的发射极接地;T2的集电极为探测信号输出端。
8.如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述接地装置为在LED灯体外设有铝制外壳,其上预留螺栓孔,铜导线的导线头连接铜铝端子,铜铝端子去氧化后做搪锡处理,并在端子表面涂导电膏,在预留螺栓孔处垫锡箔,用螺栓紧压在外壳上,铜导线另一端接PE保护线。
9.如权利要求I所述的保护接地型人体红外感应LED智能灯,其特征是,所述驱动电路为PWM恒流控制电路,主要由功率电感L4、快恢复二极管D10、电容C17、功率MOSFET Q2、PWM控制芯片ICl、电阻R20、R21、R23、R24组成,PWM控制芯片ICl工作于PWM方式,ICl引脚3设定峰值电平,改变ICl引脚3的输入电平,从而线性调光;IC1引脚2通过外接电阻R23、R24采样流过LED灯的电流;IC1引脚3的输入电平以及ICl内部设定的电平作为PWM控制的阈值电平;某时刻ICl引脚3设定电平高于ICl内部设定电平,当采样电流达到ICl引脚3设定电平时,关断功率MOSFET Q2,当采样电流低于ICl内部设定电平时,开通功率MOSFET Q2,通过这种方式实现PWM恒流控制。
全文摘要
本发明涉及一种保护接地型人体红外感应LED智能灯,包括LED灯体,LED灯体与智能控制电路连接,智能控制电路包括交流无功降压电路、整流桥、PFC校正电路,PFC校正电路分别与直流降压稳压电路和驱动电路连接,直流降压稳压电路分别与人体红外探测电路和驱动电路连接,人体红外探测电路与驱动电路连接,驱动电路与LED灯体连接,人体红外探测电路包括电平转换电路,它与直流降压稳压电路和人体红外探测器连接,人体红外探测器与信号变送电路连接,信号变送电路与驱动电路连接,信号变送电路根据用户要求调节高亮状态、微功耗状态的输出功率;LED灯体外壳设有金属接地装置。本发明具有电源效率高、电路温升低、安全性能好、使用安装方便的有益效果。
文档编号H05B37/02GK102665362SQ20121016705
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者张弛, 文鹏, 焦杨, 陈乃锋, 齐明 申请人:济南九恒实业有限公司
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