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1、摘 要 本文介绍了红外线感应开关的原理，采用热释电红外探头（PT8A2621）将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，制成红外热释电感应开关。本开关能探测来自移动人体的红外辐射，只要人体进入探测区域，开关会自动开启。该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关，起到“人来灯自亮，人走灯自灭”的作用，既新颖方便，又节约用电，在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。本设计结构简单，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，价格低廉，隐蔽性好，应用范围广，所以可以通过扩展而达到实际的应用。 并给出了被动式热释电红外探测器和可见光探测器探测的数据, 并通过单片机
2、处理后与国家标准设定的数值进行了对比。简述了输出调节信号、控制LED 驱动电路和照明系统对室内亮度进行调节的过程。通过理论分析, 提出了合理的稳压电源、连接方式、灯体结构的设计方法, 解决LED 的驱动电源、连接方式和散热三个问题。试安装一年结果表明, 照明效果稳定, 节能超过50 % , 效果明显。关键词：LED；红外线；感应开关；探测区域AbstractIn this paper, a composition by infrared and a new type of LED energy-saving lamps. For general lighting, people need mo
3、re white light sources. As a new light source, white LED with pollution-free, long-life, vibration and shock resistant to the distinct characteristics. The principle of infra-red sensors, switches, pyroelectric infrared probe (PT8A2621) will receive the weak signal to be amplified, then drive relays
4、, made of pyroelectric infrared sensor switch. The switch can detect the human body from a mobile infrared radiation, as long as the human body to enter the detection area, switch will automatically open. The design can be used as enterprises, hotels, shopping malls and residential corridors, stairc
5、ases, elevator, bathroom, and the Treasury, etc. Automatic switch, play the role of "people from the bright lights, the lights go out since" the role of both the new convenience, and the conservation of electricity, in some places also act as a deterrent role in theft prevention activities
6、. Simple structure of this design, the device power consumption is very small, low cost, covert, and a wide range of applications, it can be achieved through the expansion of practical application. Keywords：:LED; Infrared; Sensor switch; Detection of regional目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1 课题背景11.2 目的意义11.
7、3 LED的介绍31.4 LED光源的优点61.5 LED产业发展历程及相关企业背景71.6课题研究的主要内容7第2章 方案选择82.1 方案选择82.2 单元电路的设计9本章小结 9第3章 红外线控制系统103.1红外线接收传感器113.2红外线感应灯控制系统的优点113.3红外线感应开关电路的原理123.4红外线感应灯控制系统的现状及发展趋势13本章小结13第4章 整体设计144.1电路基本结构设计144.2系统主控模块功能144.3系统硬件设计144.4元件设计16本章小结18结 论19致 谢20参考文献21附录1 译文22附录2 英文参考资料25第1章 绪论1.1 课题背景随着社会的发
8、展和人们对生态环境的重视，声光控灯具和开关已慢慢不能满足人们的需要，这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现，以满足人们对高质量生活的需求。 红外智能节电开关是以成熟的红外感应技术为平台，加入更多的高新技术元素而形成的一种具有广阔市场前景的高科技产品，它的出现弥补了声光控技术的缺陷，它的自动控制的实现不需要声音和其他会给环境造成影响的条件的配合，而是人走过时身体向外界散发红外热量最终实现它的自动控制功能。1.2 目的意义课题目的：本课题是设计一个红外线感应灯控制系统控制系统，通过本设计了解红外线感应灯控制系统的工作原理，进而研究红外线感应灯控制系统的设计方法。通过已学的模拟电路知识设计红
9、外线感应灯控制开关电路，再利用由光敏电阻组成的光感电路来控制感应灯开关的触发与否，将控制开关与节能灯组成家庭照明系统。课题意义：现代化家居照明系统要适应网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的家居照明系统中，一般都是综合布线，使用刀开关来控制，灯具的寿命短，较费电。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在商品房的建设热潮中，各大楼盘和房地产商也意识到了智能照明的重要性。使用智能照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势。红外智能节电开关由于触发的时候不需要人发出任何声音，而是人走过时身体向外界散发
10、红外热量最终控制灯具的开启，当人离开后，经过一定时间的延时，自动熄灭。因为不同于声光控灯，不需要声音和开关控制，从而避免了声控噪音的侵扰，同时因为它是感应人体热量控制开关，所以避免了无效电能的损耗，达到节能效果。 1.3 LED的介绍1.3.1 LED发光机理PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。1.3.2 LED发光效率一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部
11、量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进
12、而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变TIP结构，表面粗化技术。1.3.3 LED电气特性电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择 。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率 ，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结
13、温升高。LED的电流-电压特性图图1-1 LED的电流-电压特性图如图1-1所示为LED工作的电流-电压（I-V）特性图。发光二极管具有与一般半导体三极管相似的输入伏安特性曲线。我们分别对图中所示的各段进行说明。OA段：正向死区VA为开启LED发光的电压。红色（黄色）LED的开启电压一般为0.20.25V,绿色（蓝色）LED的开启电压一般为0.30.35V。AB段：工作区 在这一区段，一般是随着电压增加电流也跟着增加，发光亮度也跟着增大。但在这个区段内要特别注意，如果不加任何保护，当正向电压增加到一定值后，那么发光二极管的正向电压会减小，而正向电流会加大。如果没有保护电路，会因电流增大而烧坏发
14、光二极管。OC段：反向死区 发光二极管加反向电压是不发光的（不工作），但有反向电流。这个反向电流通常很小，一般在几A之内。在19901995年，反向电流定为10A，19952000年为5A；目前一般是在3A以下，但基本上是0A。CD段：反向击穿区 发光二极管的反向电压一般不要超过10V，最大不得超过15V。超过这个电压，就会出现反向击穿，导致LED报废。1.3.4 LED光学特性LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移。LED发光亮度L与正向电流 近似成比例。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下
15、降，发光强度减小。1.3.5 LED热学特性小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。所以散热设计很关键。1.3.6 白光LED类自然光谱白光LED主要有三种：第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光，这种白光成本最低，但是蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的变化及荧光粉涂布厚度的改变均会影响白光的均匀度，而且光谱呈带状较窄，色彩不全，色温偏高，显色性偏低，灯光对眼睛不柔和不协调。人眼经过进化最适应的是太阳光，白炽灯的连续光谱是最好的，色温为2500K，显色指数为100。所以这种白光还需要改进，比如加多发光过程来改善光谱，使之连续且足够宽。第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光，发光原理类似于日光灯，该方法显色性更好，而且UV-LED不参与白光的配色，所以UV-LED波长与强度的波动对于配出的白光而言不会特别地敏感，并可由各色荧光粉的选择和配比，调制出可接受色温及演色性的白光。但同样存在所用荧光粉有效转化效率低，尤其是红色荧光粉的效率需要大幅度提高的问题。这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大、配合荧光粉紫外光
