专利名称：纳导稳态节能通用型智能开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纳米阻滞技术、光电子技术、微电子超低功耗技术和电力电子适配技术。是对各种电光源实施控制的智能电子开关。
背景技术：
目前我国通用的电子开关的静态功耗平均为两瓦。照明是三大高能耗领域之一。 国家发改委、信息产业部等六部委于2004年初联合通知，研发半导体节能灯，取代白炽灯， 开展“绿色照明工程”。这就需要解决电子开关的通用性和低能耗问题。目前，市场上的电子开关普遍存在下列问题(1)待机能耗高。每天待机能耗在0. 4-5W。(2)不具备负载通用性。只能适用阻性、容性、感性负载中的一种或两种。(3)标准化安装方式(010078510-200 和负载通用性不兼容。(4)性能稳定性差。人体感应开关的感应距离受到环境温度影响变化大，常出现冷启动现象等。(5)近距离(O-IOcm)可靠触发的非接触式电子开关市场上尚未出现。电子开关的通用性、标准化、低能耗、低成本、高可靠性是业内关注的重点。但同时具备这些特点的产品在国内外市场上尚未发现。
发明内容本实用新型的目的就是为了解决以上问题，提供一种超低功耗、高可靠性，具有负载通用性和标准化安装方式的智能电子开关。具体的技术方案如下本实用新型智能开关，能感应人体红外光信息自动驱动或关闭各种电光源。本实用新型智能开关由纳米晶体阻滞层(1)、光信息接收和转换电路O)、微功耗信息放大整形电路(3)、前置推动电路G)、电力电子适配电路(5)、电源供给电路(6)等六部分组成(请参照图1所示的本实用新型电原理方框图)；其特征在于1、纳米晶体阻滞层，用以精确控制触发距离的上限值；2、信息放大和整形电路，其为模块化的微功率信息放大和整形处理电路；3、电力电子适配电路，由其控制可控硅，再去控制电光源并向电源供给电路提供输入电源。并为此采取了以下技术措施1、设置一个纳米晶体阻滞层。纳米晶体阻滞层(1)，分为上下层，上层为纳米晶体阻滞层，下层为光信息转换层。纳米晶体阻滞层是利用溶胶-凝胶/涂布法将醇化钛溶胶，制成纳导材料薄膜涂覆在成品热释电红外感应传感器PIR的预部窗口滤光片的外表面上。利用纳米醇化钛凝胶在红外光范围内宽而平的吸收带，所表现出的阀值特性，通过调整纳米晶体层的厚度，设置并精确控制触发距离的上限值。当红外光达到一定的强度时，才能透过纳米晶体阻滞层(1)，达到光信息转换层PIR，有效保证感应触发距离的一致性和稳定性。光信息转换层则是利用成品热释电红外感应传感器PIR。请参照图1、图2:红外光信息经过纳米晶体阻滞层(1)，进入由R5、R6、C7和MR组成的光信息接收和转换电路O)， 由(2)输出的微弱信号，经微功耗放大和整形电路IC3C3)，进入稳态或定时处理电路IC2， 其输出经前置推动级(4)送至由IC1、BG1和IC4及C1、C2等外围电路组成的电方电子适配电路(5)，请参考图3。再由( 控制可控硅BGl和整流集成电路IC4，以BGl和IC4的状态来控制电光源，并经隔离与电压变换，输出稳定的低压直流电，作为PCB板上各级的工作电源(6)。可控硅控制采用过零触发，负载的瞬态浪涌电流和干扰最小，能抑制开关开启时瞬时过高电压和吸收开关关闭时产生的涌浪电流的功能，可减少对电光源的冲击，延长电光源的使用寿命。2、本实用新型的微功耗信息放大和整形电路IC3，采用模块化设计，由模块化的特种厚膜集成电路(自定义为VT1112)、外围电路及光接收电路所组成。3、本实用新型的电力电子适配电路IC1，同样采用模块化设计，由模块化的特种厚膜集成电路(自定义为及外围电路组成，包括电压变换、高压受控、隔离电路、可控硅控制的高电压整流电路。请参考图3，图3为电力电子适配电路厚膜块VT1225内部电路图。利用虚拟技术的概念隔离交直流电路，用来防止干扰保持装置的稳定。再请参考图2。本实用新型电路以适配器IC1(VT1225模块)的工作状态来控制电光源。在本电子开关关断状态，电子开关的控制电路通过负载降压后取得可靠工作的电压，使电源管理电路处于工作状态，ICl (VT1225模块)和可控硅不工作，达到最小化待机能耗的目的；在本电子开关触发导通状态，电子开关的控制电路通过ICl (VT1225模块)和可控硅取得可靠工作的电压，驱动电光源工作。本实用新型智能开关采用超低功耗设计。包括微功率器件的选用、低电压设计、低电流设计、电路结构功率优化设计、电源管理设计和过零触发设计，所有半导体器件都是采用微静态功耗的器件。控制部分工作电压为3. 3V，整个电路的静态工作电流在uA级，最大静态工作电流在IOOuA以下。现今电子开关，由于其电路工作电流大都在mA级，对于白炽灯等阻性负载，由于其内阻比较小，在开关关断状态，电子开关控制电路可通过负载降压后取得可靠工作的电压，在开关导通状态，电子开关控制电路可通过可控硅取得可靠工作的电压。对于日光灯， 节能灯等负载，由于其内阻比较大，在电子开关关断状态，电子开关控制电路不能取得可靠工作的电压，表现为标准化安装方式(010078510-200 和负载通用性不兼容。本实用新型电子开关，由于功耗极低，最大工作电流在IOOuA以下，通过ICl (VT1225模块)，在开关关断和导通状态，都能取得可靠工作的电压。所以，能适用于白炽灯、日光灯、节能灯等光源和电动设备，全面解决了电子开关安装标准化的问题和负载通用性的问题。本实用新型的工作原理参见图1电原理方框图和图2电路图，叙述如下将本实用新型开关两端(X1、X》按电工操作规程接入交流电源220V，交流电源的一端与PCB板上的任一端(XI或似)联结，另一端(X2或XI)与电光源的一端联结，电光源的另一端与电源联结，此时交流220V电源输入桥式整流集成电路IC4，整流后的直流高电压输入电力适配电路IC1，型号为VT1225，经隔离与电压变换，输出稳定的低压直流电，作为PCB板上各级的工作电源(6)。当使用本实用新型产品时，远红外光信息在本产品的设计范围内，此受控范围根据不同的用途可设定为远距离如三米以上，也可以是近距离如3-5厘米，如为后一种，此时远红外光经纳米晶体阻滞层(1)，当光强达到设计值时，才能透过纳米晶体阻滞层 (1)，进入由R5、R6、C7和P^组成的光信息接收和转换电路O)，其输出经耦合电容C6送入由IC3、R4、C5组成的微功耗放大整形电路C3)，IC3型号为VT1112，其输出方式为集电极开路输出以R4为上拉电阻与IC2联结，IC2及外围电路R1、R2、R3、C3、C4可以作为稳态电路，也可联结成定时电路，其输出经前置推动电路(4)进入电力适配电路(5)，适配电路由 ICUBGl和IC4及C1、C2等外围电路组成，参考图3，它包含有电压变换、高压受控、隔离电路以及由可控硅BGl控制的高电压整流电路，它的通、断状态来控制电光源的点亮或熄灭。
图1为本实用新型的电原理方框图。如图1所示，纳导稳态节能通用型智能开关由六部分组成纳米晶体阻滞层(1)、光信息接收和转换电路O)、微功耗信息放大整形电路(3)、前置推动电路G)、电力电子适配电路(5)、电源供给电路(6)。X1、X2为开关的电连接引出端。图2为本实用新型的电路图。图3为电力电子适配电路(5)，即VT1225厚膜块的内部电路图，包括电压变换、 高压受控、隔离电路、可控硅控制的高电压整流电路。VT1225厚膜块利用虚拟技术的概念隔离交直流电路，用来防止干扰保持装置的稳定。
具体实施方式
本实用新型的实施以其结构的组成来叙述。结构组成分为两部分，即外壳外形结构和内部电路结构。外壳外形结构按国家标准化CH001705797和CH001794797的结构安装尺寸定之。本实用新型的安装方法，符合国家统的安装尺寸标准，符合电工安装操作规程。内部电路结构参见说明附图。请参照图1、图2 红外光信息经过纳米晶体阻滞层 (1)，进入由R5、R6、C7和P^组成的光信息接收和转换电路( ，由( 输出的微弱信号，经微功耗放大和整形电路IC3C3)，进入稳态或定时处理电路IC2，其输出经前置推动级(4)送至由IC1、BG1和IC4及C1、C2等外围电路组成的电力电子适配电路(5)，请参考图3。再由 (5)控制可控硅BGl和整流集成电路IC4，以BGl和IC4的状态来控制电光源。可控硅控制采用过零触发，负载的瞬态浪涌电流和干扰最小，能抑制开关开启时瞬时过高电压和吸收开关关闭时产生的涌浪电流的功能，可减少对电光源的冲击，延长电光源的使用寿命。全部电路安装在一 PCB印刷电路板上整流集成电路IC4，置于板的上方，电力电子适配电路ICl 置于板的右侧，稳态或定时集成电路IC2置于板的下方，超低功耗放大整形电路IC3置于板的左侧，纳导阻滞和光电转换P^置于板的中央。在PCB板上有两个接线端X1、X2，为开关的电连接引出端，一个是电源进线端，另一个是接电光源的一端，置于IC4上方两边。PCB板固定在外壳的底盒内，两个接线端由底盒上端开有的二个出线孔引出。
权利要求1.一种节能通用型智能电子开关，感应人体红外光信息自动驱动各种电光源，由六部分组成纳米晶体阻滞层(1)、光信息接收和转换电路O)、微功耗信息放大整形电路(3)、 前置推动电路G)、电力电子适配电路(5)、电源供给电路(6)；其特征在于——纳米晶体阻滞层，用以精确控制触发距离的上限值；——信息放大和整形电路，其为模块化的微功率信息放大和整形处理电路；——电力电子适配电路，由其控制可控硅，再去控制电光源并向电源供给电路提供输入电源。
2.根据权利要求1所述的节能通用型智能电子开关，其特征在于所述的纳米晶体阻滞层(1)，分为上下层，下层为光信息转换层，上层为纳米晶体阻滞层，纳米晶体阻滞层是利用溶胶-凝胶/浸渍提拉法制得。
3.根据权利要求1所述的节能通用型智能电子开关，其特征在于所述的电力电子适配电路由模块化的特种厚膜集成电路VT1225及外围电路组成，包括电压变换、高压受控、 隔离电路、可控硅控制的高电压整流电路。
4.根据权利要求1所述的节能通用型智能电子开关，其特征在于所述的微功耗信息放大和整形电路由模块化的特种厚膜集成电路VT1112、外围电路及光接收电路所组成。
专利摘要一种利用纳米晶体阻滞技术、超低功耗微电子技术和电力电子适配技术，对各种电光源实施控制的纳导稳态节能通用型智能开关。包括纳米晶体阻滞层1、光信息接收和转换电路2、微功耗信息放大整形电路3、前置推动电路4、电力电子适配电路5、电源供给电路6。由电力电子适配电路输出控制可控硅BG1，再由BG1电路控制电光源并向电源供给电路提供电源。纳米晶体阻滞层控制触发距离上限值的精确值以保证高稳定性和触发距离的一致性；极低的待机功耗和适配器结合全面解决电子开关安装标准化和负载通用性问题。具有节能、稳定、负载通用、安装方便和自动化的特点，作为各种电光源的控制装置，可广泛应用于家庭、学校、机关、商场、医院和公共场所。
文档编号H05B39/04GK202121849SQ201020262579
公开日2012年1月18日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者刘志强, 史德嘉, 曹东波, 蒋伟进 申请人:湖南省人华科技有限公司