CN202738207U - Led智能随影灯 - Google Patents

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朱潜
卢润
陈程
邹慎奇
李�根
黎涛
杨达
胡士强
凌建华
刘婧
彭诚
杨晓琨
周旺胜
卢江飞
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张新建
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Abstract

本实用新型提供了一种LED智能随影灯，包括电源模块，控制芯片，超声波模块，开关电源，驱动电路和LED发光模块，所述电源模块分别与控制芯片、超声波模块、开关电源、驱动电路和LED发光模块相连，为其他模块提供电源支持；所述控制芯片分别与超声波模块、开关电源相连；所述开关电源与驱动电路相连；所述驱动电路与LED发光模块相连。

Description

LED智能随影灯
技术领域
本实用新型涉及家用电器领域，特别是涉及一种适用于家庭、宾馆等场所的LED智能随影灯。
背景技术
现有的家庭、宾馆等场所的照明装置采用手动开关控制或声控开关控制，而手动开关控制需要黑暗中人工操作，使用非常不便，而声控开关控制需要声音刺激且不能智能控制照明装置的亮度，因此仍存在不足与缺陷。
实用新型内容
针对现有照明装置存在的上述问题，本实用新型提出了一种LED智能随影灯，该随影灯包括电源模块，控制芯片，超声波模块，开关电源，驱动电路和LED发光模块，所述电源模块分别与控制芯片、超声波模块、开关电源、驱动电路和LED发光模块相连，为其他模块提供电源支持；所述控制芯片分别与超声波模块、开关电源相连；所述开关电源与驱动电路相连；所述驱动电路与LED发光模块相连。
作为上述技术方案的优选，所述超声波模块包括压电超声波转换器，超声波发生器和超声波接收器。
作为上述技术方案的优选，所述驱动电路可为MOSFET场效应晶体管。
本实用新型实施例的LED智能随影灯，基于微芯片智能控制，通过超声波感应检测人所在的位置及其位移，并根据位移信息点亮或关断LED发光模块，同时还可以以线性增长的亮度缓慢而舒适的点亮LED发光模块。当本LED智能随影灯安装在家庭、宾馆等场所时，没有人走过时，可以以极低的亮度工作或停止工作；当有人接近时，可以以缓慢而舒适的方式（线性增长的亮度）点亮；当人走过时，同样以缓慢而舒适的方式逐步进入低功耗状态；灯随人，人随灯，在为用户提供更好的体验和舒适度的同时，达到较好的节能效果。本实用新型属于新型节能情景照明，符合人们对情景照明的照明节能、智能及环保要求。LED智能情景照明引导照明与情感空间及人文思想相互交流，会带来较高的社会价值及精神价值。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的LED智能随影灯的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的LED智能随影灯的开关电源电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供的一种LED智能随影灯，该随影灯包括电源模块，控制芯片，超声波模块，开关电源，驱动电路和LED发光模块，所述电源模块分别与控制芯片、超声波模块、开关电源、驱动电路和LED发光模块相连，为其他模块提供电源支持；所述控制芯片分别与超声波模块、开关电源相连；所述开关电源与驱动电路相连；所述驱动电路与LED发光模块相连。
超声波模块主要由压电超声波转换器，超声波发生器和超声波接收器三部分组成。超声波发生器发射信号，超声波接收器接收并返回与时间相对应的距离值。本实施例中我们选用的是现在广泛和通用的基于压电超声波转换配合相应电路的超声波模块。
假设室温下声波在空气中的传播速度是335.5 m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是t（s），距离d（cm）可以由下列公式（1）计算。
（1）
声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离是d/2。
压电超声波转换器利用压电晶体谐振工作。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是—超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。超声波发射转换器与接受转换器其结构稍有不同。
超声波接收器电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。
驱动电路可选择MOSFET，MOSFET的导通电阻小，易于制造，导通功耗小，开关功率低，使得MOSFET在对于要求开关频率较高的设计中应用非常广泛，常用于开关电源等，在横向比较了BJT，MOS管,以及多种场效应管后，我们选用了型号为irf540n的MOSFET作为开关主元件，在此次设计中主要考虑到的是其通态电阻为0.04欧姆，开关速度达到了200khz并且开关损耗极低等优势。Irf540的导通开关在零电压和零电流状态下开通与关断过程，采用合适的控制电路可以使其开通与关断损耗减到最低。
当MOS管开通时，可以根据式（3）计算其开通损耗
E= ( 
Figure 425103DEST_PATH_IMAGE001
) + (
Figure 800721DEST_PATH_IMAGE002
)=   （3）
本实施例中，
Figure 435851DEST_PATH_IMAGE004
                                                  
开通以及关断时间为37ns和80ns。                                                                            
开通损耗E=0.5
Figure 736251DEST_PATH_IMAGE005
3.3
Figure 287581DEST_PATH_IMAGE005
0.3
Figure 449572DEST_PATH_IMAGE005
10
Figure 635702DEST_PATH_IMAGE006
=4.95W               （4）                                                                                     
同时可以根据式(5)﹑(6)﹑(7)计算其关断损耗：
E = (
Figure 142700DEST_PATH_IMAGE007
)+ (
Figure 108382DEST_PATH_IMAGE008
)=0.5
Figure 916063DEST_PATH_IMAGE009
（5）
Figure 292686DEST_PATH_IMAGE010
=52ns                                                 （6）
关断损耗E=0.5
Figure 821538DEST_PATH_IMAGE005
3.30.3
Figure 751633DEST_PATH_IMAGE005
52
Figure 738306DEST_PATH_IMAGE011
               （7）
所以，采用P-MOS作为控制高亮LED的亮度和开关非常合适，其开通和关断损耗可以忽略不计，而其通态损耗也非常好，非常适合低电压，小电流，开关频率快的场合。
与传统的变压器相比，离线式电源有着不可替代的优势，其性能的好坏直接影响到节能的效果。如图2所示，本实用新型使用之电源采用了基于DM0265控制的开关电源，DM0265芯片内置振荡电路工作频率固定在67KHZ左右，此芯片可以看作电流型PWM发生器的控制，用于调节开关管占空比从而对输出电源电压进行控制。实验结果表明基于此设计的开关电源有着性能优良，能为高亮LED提供长期与稳定的供电。
电源主电路采用单端反激式变换器电路，220V交流电压经过全桥整流，电容滤波稳压变为直流后，供给单端反激式变换电路。反激式变换电路具有电气隔离，易于多路输出，外接元件少和高可靠性等优点，电源主输出为5V。电源5V输出通过三端可调稳压管TL431和光耦以电压反馈形式控制DM0265当输出电压大于5V参考值时，控制使得占空比减小，当小于5V参考值时，控制使PWM占空比增大，从而提供一个较为稳定的输出电压。
开关电源的输入端可由压敏电阻和热敏电阻构成输入端保护电路，压敏电阻在一定的电压范围内其电导与电压成正比，可以有效吸收高压尖峰脉冲，使输入电压保持在安全范围内，本实施例选择14D471压敏电阻。功率型热敏电阻可以有效的抑制开机浪涌电流，而正常工作时由于电阻值已经下降到很小从而其功率可以忽略不计，本实施例选择NTC20D-15热敏电阻。
在本实用新型的一个实施例中，电源采用了400v/470uf电解电容进行滤波和稳压，可以在使得单端反激变换器输入级得到一个较为稳定的直流电压。三端稳压器采用TI生产的TL431,此产品具有良好的热稳定性，能够提供一个稳定的基准值用于稳定输出电压，此电路稳压输出值为。
（8）
当输出大于5 V 时光耦输入的两端电压不平衡形成反馈。
主输出采用肖特基二极管IN5819, 并采用LC 滤波。输出稳压滤波电容的大小可通过式（9）计算。
（9）
式（9）中:
Figure 650691DEST_PATH_IMAGE017
―输出端的额定电流值；―在高输入电压和轻载下所估计的最小占空比；―期望的输出电压纹波峰--峰值。
此外, 在输出级若电容容量确定, 由多个小电容并联较一个大电容效果好, 这样每个电容只工作在其额定电流纹波的70% 
Figure 490841DEST_PATH_IMAGE020
 80% 。
开关电源变压器有多种工作方式, 在此采用反激式工作方式, 反激式变换器具有效率高、线路简单、能提供多路输出的优点。变压器设计步骤为:
Ⅰ、由开关电源的技术要求估算输出功率、输入功率、最大/最小输入电流和峰值电流。
Ⅱ、根据开关电源输出功率与磁芯尺寸关系表,选择EE19 /8 /5型磁芯。磁芯材料选择PC40 铁氧体磁芯。
Ⅲ、计算一次侧电感最小值，由公式（10）得: 
Figure 631415DEST_PATH_IMAGE022
=
Figure 894906DEST_PATH_IMAGE023
                           （10）
 式（10）中：―脉冲占空比
Ⅳ、计算一次侧绕组、二次侧绕组的匝数和线径
一次侧绕组匝数可按式
Figure 538169DEST_PATH_IMAGE025
 计算(其中AL为变压器磁芯参数)。二次侧计算5 V 主输出绕组匝数, 其余辅输出绕组匝数可根据主输出计算, 二次侧绕组主输出匝数的计算根据变压器两侧的伏秒平衡关系。绕组线径由式 d=1.13
Figure 149542DEST_PATH_IMAGE026
计算(其中J 是电流密度, 单位为A /
Figure 583934DEST_PATH_IMAGE027
, 此处取3)。
Ⅴ、开关变压器的绕制主要考虑3个方面的因素:
 绕组之间耦合好、绕组漏感尽量小、变压器是否必须符合所有安全规范。上述三个因素相互影响, 可根据所设计开关电源的要求采取折中办法。
本实用新型实施例的LED智能随影灯是具有极低功耗和良好用户舒适度的照明用灯产品，基于微芯片智能控制，通过超声波感应检测人所在的位置和他的位移，并把位移信号发射给控制器，如果有位移信号则表示有人通过走廊，给电源开关发射一个开通的命令，开通后控制器会接收一个开通信号，控制器会判断位移方式并选择LED模组工作状态，LED模组按要求工作，然后再进行下一轮的检测。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种LED智能随影灯，其特征在于，包括电源模块，控制芯片，超声波模块，开关电源，驱动电路和LED发光模块，所述电源模块分别与控制芯片、超声波模块、开关电源、驱动电路和LED发光模块相连，为其他模块提供电源支持；所述控制芯片分别与超声波模块、开关电源相连；所述开关电源与驱动电路相连；所述驱动电路与LED发光模块相连。
2.如权利要求1所述的LED智能随影灯，其特征在于，所述超声波模块包括压电超声波转换器，超声波发生器和超声波接收器。
3.如权利要求1所述的LED智能随影灯，其特征在于，所述驱动电路为MOSFET场效应晶体管。
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CN103987181A (zh) * 2014-06-05 2014-08-13 深圳市盛矽电子科技有限公司 智能手机平板超声波智能照明系统

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