周恂 马丽华 潘洋
哈尔滨远东理工学院
摘要:日光灯有50Hz的频闪，为了更好的保护视力，设计一款无频闪的日光灯。采用将交流电转换成直流电的设计思路，输出电压为12V。节约能源也应作为照明系统考虑的方向，本设计采用红外线感应模块，能够实现来人灯亮，人走灯熄。
本设计包含整流电路，感应模块，驱动电路。
关键词：无频闪；感应灯
LED光源作为第四代新型节能光源，从诞生之时就被用来做各类灯具的发光光源。作为光源的白炽灯其发光效率只有百分之五，而 LED光源的发光效率几乎接近百分之九十。LED照明以其高节能、长寿命、利环保。但LED灯直接使用交流电源，导致有频闪，对阅读产生不利影响。
1.系统整体设计
功能特点 1、 基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载。人不离开且在活动，开关持续导通;人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。 2、 应用适配器将AC220V转换成DC12V，减少电源纹波情况，消除频闪3、 应用光敏控制，开关自动测光，光线强时不感应。安装调试 4、最后应用恒流源给LED灯供电,更加保证电源的恒定。
1.1整流电路的设计
LED光源是一种低电压直流恒流源的发光器件，不能用100~220v的交流高压电直接点亮，因此，LED灯方案的设计思路是，首先要将高压的交流电变换成低
压的直流恒流源。本设计使用交流电源的交直流降压变换器——适配器(Adapter)。适配器的输出电压要求稳定在DC12V,输出电流要根据LED的光源的功率来选择，一般要给予30%的余量。一种简洁实用的LED台灯方案如图1所示。AC220V经由适配器在灯具外的安全降压变换，向LED台灯提供稳定的12V直流电源，安置恒流源电源
板将直流电压变换成稳定的直流恒流源，以满足LED光源发光的技术要求。
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图1 结构图
1.2 驱动模块电路选择
PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联LED。PT4115 输入电压范围从6伏到30伏，输出电流可调，最大可达1. 2安培。根据不同的输PT4115内置功率开关，采用高端电流光。当DIM的电压低于0. 3伏时，功率开关关断，PT4115进入极低工作电流的待机状态。采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调
PT4115用于1~6W的白光LED光源驱动方案时只需四个零件(图2), Cin是输入滤波电容,Rs设定流过LED的电流正，Rs=0.1/LED; L是续流电感，D5是续流二极管。因适配器已提供12V的直流电压，原图为交流电压输入整流用的桥式整流器D1~D4可省略。虽然零件少了，但对零件的要求更高，设计时需按表1提示的要求选用，才能使电路进入良好的工作状态。PT4115 的开关频率采用抖频技术有效降低EMI,省略了抗EMI电路。
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图2 PT4115引脚图
2.系统功能实现电路设计
2.1驱动电路设计
驱动电路工作原理，PT4115和电感(L)、电流采样电阻(RS) 形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流LED控制器。VIN上电时，电感(L)和电流采样电阻(RS)的初始电流为零，LED输出电流也为零。这时候，CS比较器的输出为高，内部功率开关导通，SW的电位为低。电流通过电感(L)、电流采样电阻(RS) 、LED和内部功率开关从VIN流到地，电流上升的斜率由VIN、电感(L)和LED压隆决定，在RSL广生一个压差XsN，当(VnN-VcsN) >115mV时，CS比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感(L)、电流采样电阻(RS)、LED和肖特基二二极管(D)，当(VN-VcsN)< 85mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为：
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图3 PT4115典型接法
驱动电路电感的选择,本方案的电感设计在68uH以上，这样系统工作频率可以控制到1MHz以下。电感量小了，工作频率趋高，由于PT4115内部电流检测电路响应速度限制，对内部电流正常检测出现影响，不能更好地实现对内部开关的导通/关断控制。另外由于高频率会带来较大的开关损耗，使芯片运行在较高的结温下，电应力加大，不利于稳定工作。电感量太小还会导致PT4115的sw端烧坏，而无输出。电感的DCR越小，效率越高。建议选用EPC13锰锌4000磁芯。电感器的饱和电流选小了，D5肖特基二极管的电流选小了,将会导致整个电路的续流不足，LED光源会产生人眼可见的闪光。将电感器的饱和电流和肖特基二极管的电流适当增大即可增大整个电路的续流电流，消除因此产生的闪光。
2.2 感应模块设计
非接触式红外线检测模块，测到人体红外光谱的变化，自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通;人离开后，延时自动关闭负载。人到灯亮，人离灯熄。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。
3.结论
本设计实现了将交流转换成直流完成照明设备的无频闪预期目标，采用非接触式人体温度传感器实现感应控制，能够更好的节约能源。不足之处是，感应控制只是实现了直流量无输出，不能直接切除交流电，是下一步需要思考的问题。
参考文献：
[1]无电解电容无频闪的LED驱动电源[J] 王舒，阮新波，姚凯，叶志红，电工技术学报，2012年4月
[2]红外线非接触开关电路设计[D] 赵明冬，郑州科技学院，2012年3月
作者简介：周恂（1997-）黑龙江省人，本科，研究方向：电子技术应用，哈尔滨远东理工学院
马丽华（1973-）黑龙江省人，硕士，研究方向：自动检测技术，哈尔滨远东理工学院
课题项目：2017年黑龙江省大学生创新创业训练计划（201713301047）