微功耗高靈敏度聲光控制型LED照明燈的設計

摘要 利用MK6A11P的微功耗特性，設計了具有微功耗、聲光控制、高靈敏度的LED照明燈。其具有0．1 W的待機功耗、靈敏度高，克服了現有聲控燈靈敏度過低的問題。同時解決了聲控靈敏度高時產生的常亮現象，可廣泛應用于人群流動較為隨機的公共場所，如走廊、電梯口、公共衛生間等。經實驗證明，這種LED照明燈具有電路簡單、工作穩定可靠、點亮時間可調等優點。
關鍵詞 MK6A11P；LED照明燈；聲控；微功耗

智能型照明燈能夠根據需要適時地改變照明狀態，在保證舒適性的前提下盡量節省電能。具體措施是在無人時及時自動熄燈，在有可利用的自然光時，適時地減少或停止電氣照明。如走廊、電梯口、公共衛生間等處采用的聲控燈或感應燈，此類智能燈具有很大的節能效果。
傳統的照明燈正在逐漸地被新型的高效、節能、環保、長壽命的半導體照明燈具所取代，如樓道所用的LED燈，其在白天和晚上的大部分時間處于待機狀態，因此在設計中實現低功率待機是很關鍵的。
由于現有的產品為減少待機功耗，使用壓電陶瓷片作為聲音傳感器，頻率響應很差，特別是對低頻聲音的觸發靈敏度過低，只有發出很大的響聲時，才能點亮燈具，因此使用很不方便。
文中利用MK6A11P的微功耗特性設計了微功耗、聲光控制型高靈敏度LED照明燈。這種照明燈采用駐極體電容話筒作為聲音傳感器，具有很好的頻率響應，大大改善了對低頻的響應。
當靈敏度提高后就會產生對環境噪聲很敏感的誤報現象，特別是白天各種噪聲較多，聲控燈有可能變為“常明燈”。例如早晨或者白天光亮不足時，LED照明燈被點亮后，由于工作在“可重觸發”模式工作，因此只要有聲音燈就會一直亮，而這時光亮卻很充足。
如果采用“不可重觸發”模式工作，則被點亮一段時間后，無論有無聲音，燈具總是關閉2～3 s，然后再檢測環境光照條件，如有聲音信號則燈具被點亮，這樣就克服了上述的缺點，但人在時頻繁關燈，會產生不適的感覺。
文中利用MK6A11P單片機的智能功能，克服了上述缺點，并采用麥克風、聲音放大器與MK6A11P單片機串聯的方法，提高了檢測靈敏度，降低了待機功耗。在LED驅動電源部分采用電容降壓方式，省去了復雜的驅動電路，這種電路損耗小，具有一定的恒流驅動特性，可延長LED的使用壽命。燈具被觸發后，其照明時間在5～40 s之間可調，滿足不同照明場合的需求。

1 LED燈的整體框圖
圖1為整體框圖，交流220 V電源經過電容降壓后，再經整流和濾波后變成直流電來驅動LED燈具，同時經過高阻值的限流電阻，產生麥克風、放大器和單片機的供電電源。單片機接收到聲音觸發信號后，通過光檢測器檢測環境亮度，通過可控硅控制LED組件的亮滅。燈具的點亮時間可利用外部的振蕩頻率控制電阻進行改變。

1．1 聲光控LED燈聲音檢測電路
在圖2中，交流220 V電源經過降壓電容C3、整流橋D1后變成直流，經過限流電阻R1后提供給話筒和放大器。通常駐極體話筒的額定工作電流為300～500μA范圍，因此R1的選取范圍應能提供這個電流值。全波整流后的輸出電壓平均值由式(1)決定。

式中RL為整流橋輸出端的負載電阻Uin=220V。由于RL兩端的電壓遠大于AB兩點的電壓，因此RL≈R1=430kΩ，代入式(1)后可得I0=460μA。