微功耗高灵敏度声光控制型LED照明灯的设计

摘要 利用MK6A11P的微功耗特性，设计了具有微功耗、声光控制、高灵敏度的LED照明灯。其具有0．1 W的待机功耗、灵敏度高，克服了现有声控灯灵敏度过低的问题。同时解决了声控灵敏度高时产生的常亮现象，可广泛应用于人群流动较为随机的公共场所，如走廊、电梯口、公共卫生间等。经实验证明，这种LED照明灯具有电路简单、工作稳定可靠、点亮时间可调等优点。
关键词 MK6A11P；LED照明灯；声控；微功耗

智能型照明灯能够根据需要适时地改变照明状态，在保证舒适性的前提下尽量节省电能。具体措施是在无人时及时自动熄灯，在有可利用的自然光时，适时地减少或停止电气照明。如走廊、电梯口、公共卫生间等处采用的声控灯或感应灯，此类智能灯具有很大的节能效果。
传统的照明灯正在逐渐地被新型的高效、节能、环保、长寿命的半导体照明灯具所取代，如楼道所用的LED灯，其在白天和晚上的大部分时间处于待机状态，因此在设计中实现低功率待机是很关键的。
由于现有的产品为减少待机功耗，使用压电陶瓷片作为声音传感器，频率响应很差，特别是对低频声音的触发灵敏度过低，只有发出很大的响声时，才能点亮灯具，因此使用很不方便。
文中利用MK6A11P的微功耗特性设计了微功耗、声光控制型高灵敏度LED照明灯。这种照明灯采用驻极体电容话筒作为声音传感器，具有很好的频率响应，大大改善了对低频的响应。
当灵敏度提高后就会产生对环境噪声很敏感的误报现象，特别是白天各种噪声较多，声控灯有可能变为“常明灯”。例如早晨或者白天光亮不足时，LED照明灯被点亮后，由于工作在“可重触发”模式工作，因此只要有声音灯就会一直亮，而这时光亮却很充足。
如果采用“不可重触发”模式工作，则被点亮一段时间后，无论有无声音，灯具总是关闭2～3 s，然后再检测环境光照条件，如有声音信号则灯具被点亮，这样就克服了上述的缺点，但人在时频繁关灯，会产生不适的感觉。
文中利用MK6A11P单片机的智能功能，克服了上述缺点，并采用麦克风、声音放大器与MK6A11P单片机串联的方法，提高了检测灵敏度，降低了待机功耗。在LED驱动电源部分采用电容降压方式，省去了复杂的驱动电路，这种电路损耗小，具有一定的恒流驱动特性，可延长LED的使用寿命。灯具被触发后，其照明时间在5～40 s之间可调，满足不同照明场合的需求。

1 LED灯的整体框图
图1为整体框图，交流220 V电源经过电容降压后，再经整流和滤波后变成直流电来驱动LED灯具，同时经过高阻值的限流电阻，产生麦克风、放大器和单片机的供电电源。单片机接收到声音触发信号后，通过光检测器检测环境亮度，通过可控硅控制LED组件的亮灭。灯具的点亮时间可利用外部的振荡频率控制电阻进行改变。

1．1 声光控LED灯声音检测电路
在图2中，交流220 V电源经过降压电容C3、整流桥D1后变成直流，经过限流电阻R1后提供给话筒和放大器。通常驻极体话筒的额定工作电流为300～500μA范围，因此R1的选取范围应能提供这个电流值。全波整流后的输出电压平均值由式(1)决定。

式中RL为整流桥输出端的负载电阻Uin=220V。由于RL两端的电压远大于AB两点的电压，因此RL≈R1=430kΩ，代入式(1)后可得I0=460μA。