CN105101511A - 一种感应开关装置及使用该感应开关装置的灯具 - Google Patents

Abstract

一种感应开关装置及使用该感应开关装置的灯具，其包括一个负载，一个用于控制所述负载的通断的感应开关装置，以及一个用于供电的交流电源。所述感应开关装置包括一个感应模块，一个开关模块，一个信号检测模块，一个信号处理模块以及一个信号延时模块。当信号处理模块接收到感应模块输出的开关信号时，该信号处理模块触发信号检测模块检测输入电压且当该输入电压高于其预设值时输出检测信号给延时模块。该延时模块根据该输出检测信号进行延时处理并让信号处理模块在输入电流低于开关模块的峰值电流时而通断该开关模块。本发明能够在较安全的电压范围开启，降低元器件及负载受到的冲击电流强度以及减少干扰。

Description

一种感应开关装置及使用该感应开关装置的灯具

技术领域

本发明涉及一种照明设备，特别是具有一种具有感应开关装置的灯具。

背景技术

随着居家及商业照明产业的不断发展，各种人性化的智能灯具得以应用在各种照明场合中，具有感应开关装置的灯具就是一种能自动开关的照明设备。当人体进入感应开关装置具有的传感器的感应范围内，人体引起的红外线光谱的变化转化为电信号，从而使得该感应开关装置打开灯具具有的负载。而当人体离开时，该感应开关装置则会关断负载。该具有感应开关装置的灯具实现了自动开关的功能，不仅给人们的带来了极佳的照明体验，也能够节省能源。但是，当具有感应开关装置的灯具的即开即关的功能在给人们的照明带来便利的同时，也给该灯具带来了使用寿命的损伤。该类灯具大都采用交流电作为电源，因此灯具在同一个时间周期内的输入电压是不一样的。灯具的开启或关闭的时刻都是随机的，因此灯具容易在较高输入电压值开启或关断。当灯具在高电压值开启时，容易产生较大的冲击电流，造成对负载及电路冲击损伤。而当灯具在高电压值关断时，开关元件容易跳火而误触发使得感应开关装置重新开启。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够在输入电流低于感应开关装置的峰值电流处通断的该感应开关装置及使用该感应开关装置的灯具，以解决上述技术问题。

一种感应开关装置，包括一个用于根据接收到的感应信号而输出开关信号的感应模块，一个具有峰值电流的开关模块，一个具有一定预设值且用于检测加载在所述感应开关装置上的输入电压大小的信号检测模块，一个信号处理模块，以及一个延时模块。所述信号检测模块在检测到输入电压大于预设值时而输出检测信号。所述信号处理模块在接收到开关信号时触发所述信号检测模块检测加载在所述感应开关装置上的输入电压的大小。所述延时模块根据输出检测信号进行延时处理以使在当加载在所述开关模块上的输入电流低于其峰值电流时而让所述信号处理模块在该低于峰值电流处通断所述开关模块。

一种灯具，包括一个负载，一个用于供电的交流电源，以及一个用于当接收到开关信号后而在当加载在所述开关模块的输入电流低于其峰值电流时通断回路的感应开关装置。所述感应开关装置包括一个用于根据接收到的感应信号而输出开关信号的感应模块，一个具有峰值电流的开关模块，一个具有一定预设值且用于检测加载在所述感应开关装置上的输入电压大小的信号检测模块，一个信号处理模块，以及一个延时模块。所述信号检测模块在检测到输入电压大于预设值时而输出检测信号。所述信号处理模块在接收到开关信号时触发所述信号检测模块检测加载在所述感应开关装置上的输入电压的大小。所述延时模块根据输出检测信号进行延时处理以使在当加载在所述开关模块上的输入电流低于其峰值电流时而让所述信号处理模块在该低于峰值电流处通断所述开关模块。

与现有技术相比，本发明灯具通过对开关信号进行延时处理，所述信号处理模块在接收到所述感应模块发出的开关信号后开始对所述信号检测模块输入的检测信号进行处理并让所述延时模块进行延时计算。所述信号处理模块根据所述延时模块输出的延时结果而控制所述开关模块的通断。通过延时处理，使得本发明灯具在接收开关信号后不是立即通断而是进行延时以在加载在所述开关模块两端的输入电流低于该开关模块的峰值电流处通断。本发明灯具进行的延时处理的时间不为人眼所感知，因此实现了即开即关。在实现该即开即关的前提下，本发明灯具始终能够低于所述开关模块的峰值电流开启或关断。通过延时处理而在低于开关模块的峰值电流开启，本发明灯具降低了强电流对负载及元器件的冲击。而关断时，则消除了开关元件可能发生的跳火，避免了误触发而使得所述感应开关装置重新导通。另外，所述开关模块总是在低于其峰值电流处通断，因此降低了所述开关模块的功耗，有利于节能。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的一种灯具的电路原理框图。

图2为图1的灯具的实施例一的电路图。

图3为图2的灯具实施例一的电压信号波形图。

图4为图1的灯具的实施例二的方框图。

图5为图4的灯具实施例二的电压信号波形图。

图6为图1的灯具的实施例三的方框图。

图7为图6的灯具实施例三的电压信号波形图。

图8为图1的灯具的实施例四的方框图。

图9为图8的灯具实施例四的电压信号波形图。

图10为图1的灯具的实施例五的方框图。

图11为图10的灯具实施例五的电压信号波形图。

图12为图1的灯具的实施例六的方框图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1及图2，其为本发明提供的一种灯具100的电路原理框图及电路图。所述灯具100包括一个给整个灯具供电的交流电源11，一个根据接收到的感应信号而通断回路的感应开关装置12，以及一个负载13。

所述交流电源11用于给所述负载13及整个电路供电。根据负载其相关需要供电的元器件的需求，对所述交流电源11进行相应的降压、整流等处理。本领域技术人员可以想到的是，对所述交流电源11根据需要进行的降压、稳压及整流等处理都是现有技术，在此就不再赘述。

所述感应开关装置12包括一个感应模块121，一个具有峰值电流的开关模块122，一个信号检测模块123，一个信号处理模块124，以及一个延时模块125。所述感应模块121用于接收感应信号且根据该感应信号而发出相应的开关信号。本领域技术人员可以想到的是，所述感应模块121可以采用红外线感应线路，也可以采用微波或超声波等感应线路及相应感应器以实现接收感应信号且根据该感应信号而发出相应的开关信号的功能。在本实施例中，所述感应模块121采用红外线感应线路及红外线传感器用以根据接收到的用户的人体红外线光谱的变化而产生相应的电信号，再将该电信号处理为相应的开关信号以输出给所述信号处理模块123。所述感应模块121可以采用型号为RE200B的红外线传感器PIR被动接收人体红外线信号，并且对该红外线信号进行处理转变为电信号。所述感应模块121还包括相应的信号放大等电路对红外线信号转变的电信号进行信号放大等处理，然后输出开关信号给所述信号处理模块123。所述感应模块121的电路设计、元器件选择都为现有技术，只要是本领域技术人员所能想到的能够实现接收并处理人体红外线信号的功能即可，在此就不再赘述。

所述开关模块122具有峰值电流且用于根据所述信号处理模块124的控制而在低于其峰值电流处通断回路。所述峰值电流指的是开关模块22最大荷载时的电流值。本领域技术人员可以理解的是，当长时间输入所述开关模块122的电流值大于其峰值电流时，容易损伤元器件。所述开关模块122括一个作为开关元件的继电器K1。当继电器K1在低于峰值电流打开时，降低了冲击电流的影响，能够避免继电器K1的衔铁在冲击电流下产生高温而毁损甚至熔接在一起而丧失功能。所述继电器K1的型号规格都为现有技术，在此就不再赘述。所述开关模块122还包括一个电阻R33，以及一个三极管Q1形成的线路以驱动所述继电器K1。可以想到的是，还可以包括一个二极管D8以形成回路而保护继电器K1。

所述信号检测模块123具有预设值且用于检测加载在所述感应开关装置12上的交流输入电压大小。所述信号检测模块123包括一个耦合在交流电源11的输出端的整流单元1231，以及一个信号检测单元1232。所述整流单元1231用于整流得到检测信号以输出给所述信号检测单元1232。所述整流单元1231可以为一个整流桥堆，也可以为两个普通二极管串联之后与相互串联的两个稳压二极管并联以实现整流而提供检测信号的功能。在本实施例中，所述整流单元1231采用两个反向连接的二极管D4、D5然后与两个反向连接以双向稳压的稳压二极管D6、D7并联。所述信号检测单元1232具有预设值且用于检测所述整流单元1231输出的检测信号。当所述信号检测单元1232检测到的检测信号的电压值大于其预设值时就输出该检测信号给所述信号处理模块124。所述信号检测单元1232的预设值根据所选择的元器件而决定，而不同的电路选择就需要不同的元器件。因而，所述信号检测单元1232的预设值根据其采用的具体电路而确定，譬如0.7伏特。在本实施例中，所述信号检测单元1232仅包括一个限流电阻R32，用以将电压脉冲信号进行加压处理以输出给所述信号处理模块124。由于在本实施例中，采用单片机以完成下述信号处理模块124的功能，而单片机具有稳压功能，因此通过一个限流电阻R32就能输出稳定的方波。请参阅图3，该波形图中a1线波形为交流电输入，通过降压处理得到b1线波形信号，通过所述整流单元1231整流得到如c1线波形信号，然后通过所述信号检测单元1232降幅以输出如d1波形的检测信号给所述信号处理模块124进行处理。在本实施例中，所述信号检测模块123输出幅值为单片机的VCC的方波信号，譬如5V的方波给该单片机N1进行延时处理后输出控制信号以通断所述开关模块122。

所述信号处理模块124用于处理信号并根据信号处理的结果以控制所述开关模块122，以使该开关模块122在输入电流低于该开关模块122的峰值电流时通断。在本实施例中，采用一个单片机N1用于实现所述信号处理模块124的功能。该单片机N1的型号为PIC12F1501。本领域技术人员可以理解的是，所述信号处理模块124也可以采用其他芯片或者常规硬件组成的较复杂线路设计以完成其功能。所述信号处理模块124的工作原理是：当接收到所述感应模块121输出的开关信号后对所述信号检测模块123输入的检测信号进行处理并让所述延时模块125进行延时计算，所述信号处理模块124根据所述延时模块125的延时计算结果而输出控制信号而通断所述开关模块122。本领域技术人员可以想到的是，为了使得该单片机N1正常工作，所述信号处理模块124还包括稳压管D11，电容C13以及电阻R30、R31组成的单片机N1的外围电路。

所述延时模块125在接收到所述信号处理模块124的指令时，开始延时计算并将延时计算的结果反馈给所述信号处理模块124。由于所述感应开关模块121根据人体感应而随机输出开关信号，因此所述信号检测模块123检测到的交流输入电压大小可能为一个周期内的任意值，因此所述延时模块125进行延时时间不一致。在本实施例中，采用单片机N1同时完成所述信号处理模块124和所述延时模块125的功能。所述信号检测模块123输出检测信号给所述单片机N1进行信号处理并且同时进行延时计算，以在加载在所述开关模块122上的电流低于该开关模块122的峰值电流时关断所述开关模块122。在进行延时计算时，将所述开关模块122动作的时间计算在内，从而使得所述开关模块122始终在低于加载在其输入电流低于峰值电流时通断。所述开关模块122完成开关动作的时间是根据元器件的选择而决定的，当选定好相应的元器件，所述开关模块122从接收到所述信号处理模块124发出的控制信号到完成开关动作的时间就相应固定，例如5毫秒，6毫秒。

所述负载13作为光源给用户提供照明。可以理解的是，所述负载13可以采用一个发光元件，也可以采用若干个发光元件组成发光模组。根据各个发光元件性能、规格的差异，所述灯具100可能还需要相应的用于升降压或者交直流转变的电路。上述与发光元件匹配的电压、电流转换技术都为现有技术，在此就不再赘述。

请参阅图2，所述灯具100还包括连接在市电输入端由电阻电容组成的降压电路，以及稳压电路用以给所述感应模块121及单片机N1使用。该降压、稳压电路都为本领域技术人员所习知的常规线路设计，在此就不再赘述。

与现有技术相比，本发明灯具100通过对开关信号进行延时处理，所述信号处理模块124在接收到所述感应模块121发出的开关信号后开始对所述信号检测模块123输入的检测信号进行处理并让所述延时模块125进行延时计算。所述信号处理模块124根据所述延时模块125输出的延时结果而控制所述开关模块122的通断。通过延时处理，使得本发明灯具100在接收开关信号后不是立即通断而是进行延时以在加载在所述开关模块122两端的输入电流低于该开关模块122的峰值电流处通断。本发明灯具100进行的延时处理的时间不为人眼所感知，因此实现了即开即关。在实现该即开即关的前提下，本发明灯具100始终能够低于所述开关模块122的峰值电流开启或关断。通过延时处理而在低于开关模块122的峰值电流开启，本发明灯具100降低了强电流对负载13及元器件的冲击。而关断时，则消除了开关元件可能发生的跳火，避免了误触发而使得所述感应开关装置12重新导通。另外，所述开关模块122总是在低于其峰值电流处通断，因此降低了所述开关模块122的功耗，有利于节能。

请参阅图4，所述灯具200包括一个用于给整个电路供电的交流电源21，一个感应开关装置22，一个负载23。所述感应开关装置22包括一个感应模块221，一个具有峰值电流的开关模块222，一个信号检测模块223，一个信号处理模块224及一个延时模块225。实施例二具有与实施例一相同的交流电源21，负载23以及感应模块221，开关模块222，信号处理模块224及延时模块225。实施例二与实施例一的不同之处在于：实施例二具有的所述信号检测模块223与实施例一具有的所述信号检测模块123不同。所述信号检测模块123的不同之处在于具有相同整流单元2231，但具有的信号检测单元2232不同。所述信号检测单元2232包括一个低压电容C4，以及一个下拉电阻R6。本领域技术人员可以理解的是，由于选用了所述低压电容C4，为了保证该低压电容C4能够正常工作，因此输入的检测信号进行了降压处理。所述下拉电阻R6与所述信号处理模块124连接。请参阅图5，在该波形图中，所述交流电源11输入波形为a2线，经过降压得到如b2线波形，然后通过所述整流单元2231进行整流以输出如c2线方波信号，通过所述通过低压电容C4和下拉电阻R6组成的信号检测单元2232形成如d2线的三角脉冲信号。当采用单片机实现所述信号处理模块224和所述延时模块225的功能时，所述信号检测单元2232输出给该单片机N1进行处理的三角波信号幅值为单片机的VCC，譬如5V。

请参阅图6，所述灯具300包括一个用于给整个电路供电的交流电源31，一个感应开关装置32，一个负载33。所述感应开关装置32包括一个感应模块321，一个具有峰值电流的开关模块322，一个信号检测模块323，一个信号处理模块324以及一个延时模块325。实施例三与实施例一的不同之处在于：实施例三具有的所述信号检测模块323与实施例一具有的所述信号检测模块123不同。所述信号检测摸323具有与实施例一相同的整流单元3231，但是具有不同的信号检测单元3232。该信号检测单元3232包括一个限流电阻R8，一个光电耦合器N2，一个上拉电阻R6。所述限流电阻R8可以起到降压的作用，因此在所述信号检测模块323输入端接入降压线路不是必要的。请参阅图7，该波形图中，对波形图a3的所述交流电源31输入电压进行降压处理得到如b3波形信号，然后通过光电耦合器N2将交流信号变为如c3线的方波信号，通过上拉电阻R6限幅形成如d4线的低压方波以输出给所述信号处理模块124处理。当采用单片机时，输出峰值为单片机的VCC的方波。

请参阅图8，所述灯具400包括一个用于给整个电路供电的交流电源41，一个感应开关装置42，一个负载43。所述感应开关装置42包括一个感应模块421，一个具有峰值电流的开关模块422，一个信号检测模块423，一个信号处理模块424以及一个延时模块425。实施例四与实施例一的不同之处在于：实施例四具有的所述信号检测模块423与实施例一具有的所述信号检测模块123不同。所述信号检测模块423具有与实施例一不同的整流单元4231和信号检测单元4232。所述整流单元4231采用四个二极管组成的集成整流桥堆以将交流输入电压整流为脉动直流。所述信号检测单元4232包括一个防止电容C2倒灌的隔离二极管D1，一个限流电阻R3，以及一个下拉电阻R4。请参阅波形图9，在该波形图中，输入如a4线波形的交流电压通过整流得到如b4线的信号，然后通过降幅得到如c4线的信号，最后通过稳压以箝位得到如d4线的方波信号以输出给所述信号处理模块124。当采用单片机时，所述信号检测模块423输出幅值为单片机的VCC的方波信号。

请参阅图10，所述灯具500包括一个用于给整个电路供电的交流电源51，一个感应开关装置52，一个负载53。所述感应开关装置52包括一个感应模块521，一个具有峰值电流的开关模块522，一个信号检测模块523，一个信号处理模块524以及一个延时模块525。所述信号检测模块523具有与实施例一不同的整流单元5231和信号检测单元5232。所述整流单元5231采用四个二极管组成的集成整流桥堆以将交流输入电压整流为脉动直流。所述信号检测单元5232包括一个第二隔离二极管D1，一个高压电容C1，一个第二下拉电阻防止电容C2倒灌的R4。请参阅波形图11，输入如a5线的交流电压通过整流得到如b5线的直流脉动信号，通过高压电容C1得到如c5线的三角波电压脉冲信号，通过第二下拉电阻R4得到如d5线的低压三角波电压脉冲信号，以输出给所述信号处理模块524。当采用单片机时，所述信号检测模块523输出幅值为单片机的VCC的三角波电压脉冲信号。

请参阅图12，所述灯具600包括一个用于给整个电路供电的交流电源61，一个感应开关装置62，一个负载63。所述感应开关装置62包括一个感应模块621，一个具有峰值电流的开关模块622，一个信号检测模块623，一个信号处理模块624以及一个延时模块625。所述信号检测模块623具有与实施例一采用相同的整流单元6231，但是具有不同的信号检测单元6232。在实施例六中，所述信号处理模块624和所述延时模块625采用常规线路设计，因此不具有稳压功能。因此所述信号检测单元6232包括一个限流电阻R6和一个稳压二极管D6。交流电压输入信号通过降压，然后通过整流单元6231形成方波电压脉冲信号，然后通过信号检测单元6232形成低压方波脉冲信号以输出给所述信号处理模块624。可以理解的是，上述实施例中的信号检测模块的具体元器件及连接方式的变化都涵盖在本发明所要求保护的范围内。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种感应开关装置，包括一个用于根据接收到的感应信号而输出开关信号的感应模块，一个具有峰值电流的开关模块，其特征在于：所述感应开关装置还包括一个具有一定预设值且用于检测加载在所述感应开关装置上的输入电压大小的信号检测模块，一个信号处理模块，以及一个延时模块，所述信号检测模块在检测到输入电压大于其预设值时输出检测信号，所述信号处理模块在接收到开关信号时触发所述信号检测模块检测加载在所述感应开关装置上的输入电压大小，所述延时模块根据输出检测信号进行延时处理以使加载在所述开关模块上的输入电流低于其峰值电流时让所述信号处理模块在该低于峰值电流处通断所述开关模块。

2.根据权利要求1所述的感应开关装置，其特征在于：所述感应开关模块包括一个人体热释电红外传感器。

3.根据权利要求1所述的感应开关装置，其特征在于：所述开关模块包括一个继电器K1。

4.根据权利要求1所述的感应开关装置，其特征在于：所述信号检测模块包括一个耦合在交流电源输出端的整流单元，一个信号检测单元，所述整流单元用于给所述信号检测单元提供检测信号。

5.根据权利要求1所述的感应开关装置，其特征在于：所述感应开关装置包括一个单片机N1，该单片机N1用于实现信号处理模块和所述延时模块的功能。

6.根据权利要求4所述的感应开关装置，其特征在于：所述信号检测单元包括一个限流电阻用于将检测信号降压处理以输出给所述单片机N1。

7.根据权利要求4所述的感应开关装置，其特征在于：所述信号检测单元包括一个第一限流电阻以及一个第一稳压管。

8.根据权利要求4所述的感应开关装置，其特征在于：所述红外线感应开关装置还包括一个降压模块，所述信号检测单元包括一个低压电容，以及一个第一下拉电阻，所述降压模块用于给所述低压电容提供工作电压。

9.根据权利要求4所述的感应开关装置，其特征在于：所述信号检测单元包括一个第二限流电阻，一个光电耦合器N2，以及一个第一上拉电阻。

10.根据权利要求4所述的感应开关装置，其特征在于：所述信号检测单元包括一个第一隔离二极管，一个第三限流电阻，以及一个第二下拉电阻。

11.根据权利要求4所述的感应开关模块，其特征在于：所述信号检测单元包括一个第二隔离二极管，一个高压电容，以及一个第三下拉电阻。

12.一种灯具，包括一个负载，一个用以给所述负载供电的交流电源，其特征在于：所述灯具还包括权利要求1至11中任一项所述的感应开关装置，该感应开关装置用于当接收到开关信号后而在加载在所述开关模块的输入电流低于所述开关模块的峰值电流时通断回路。