智能LED照明系统与传感技术简述

LED照明正在向智能化方向发展，LED照明智能化目的是为了更好的节省能源和实现智能控制，LED照明技术的智能化需要将传感技术、信号智能处理技术、电子控制执行技术整合在一个系统里，LED光源模组的点亮还需要用直流恒流电源驱动。本文将围绕智能LED照明简述几种智能LED照明系统及传感技术，以及光敏传感器、热释电红外传感器、菲涅尔透镜、信号放大处理和控制电路，红外自控LED节能灯具系统设计方案。

智能照明控制系统

智能照明控制系统通常可以分为三类：一是室内智能照明系统—适用于商业照明、居家照明;二是室外智能照明系统—适用于景观照明、公共建筑和道路系统照明;三是专业智能照明系统—适用于特定场所艺术照明。

目前，应用机会比较多的智能照明控制系统是景观照明、公共建筑和道路系统照明，它们大多数是多灯智能网络控制照明系统;居家照明是室内智能照明控制系统，大多数是智能单灯自动控制。

简单的智能LED照明系统

简单的智能LED照明系统如图1所示。它由传感器+MCU+控制执行+LED(包括LED光源、驱动电源)组成。特别适合于室内智能照明单灯。

传感器的主要功能是采集各种有用信号，将非电量信号变换成电量信号，将微弱信号进行放大。目前适用于LED智能照明的传感器有红外线传感器、超声波传感器、光敏传感器、照度传感器、声敏传感器、霍尔传感器。它们能自动的收集人体的活动信息、光线的明暗变化的信息、声音响度变化的信息、物体位移的信息。将这些非电量信号变换成电量信号，经智能处理后，就能对照明灯具进行自动控制，开启或关闭LED照明灯具。适用于LED照明用的传感器大多是用微电子技术设计、制造的，如MEMS等，因其体积小容易与LED光源和驱动电源配置在一个灯具单元里。MEMS可以像集成电路那样大批量生产，成本低廉。

传感器输出的电信号十分微弱，需要对小信号进行预处理，因此需要信号调理处理器，智能信号处理包括模数转换(ADC)、多工器(MUX)、可编程增益放大器(PGA)、电压基准(REFERENCE)、激励电源(EXCITATIONS)，甚至嵌入微处理器(MCU、ASIC)、存储器(RAM、E2PROM)等单元，它们采用集成电路的技术制造。这种信号预处理器可作为输入信号调理前端与MCU做成一体。MEMS制程工艺与集成电路完全不同，因此不能与集成电路做在同一晶圆上。但是可以将MEMS和MCU采用片上系统(SOC)技术封装在一个单元的模块内。

MCU或ASIC对采集的信号自动进行智能化处理，可以在生产时用软件写入一些智能程序。以便产品在使用时自动实现这些既定功能。

电子控制执行部分是智能处理结果实现的自动操作系统，在智能照明应用中，一般它直接控制电源的电子开关，控制LED光源的点亮或熄灭。需要远程控制或集团控制的，还可加入Zigbee、WLAN、TCP/IP、WiFi等无线通讯的芯片，将控制信号远距离传送、遥控。

MEMS传感器与智能MCU封装在一个SOC单元里的技术已经相当成熟。将物理量、化学量、生物量的MEMS传感器与带传感器信号调理的MCU封装在一个SOC中可方便设计智能照明灯具的使用(图2)。ASIC具有强大的功能，可以轻松的完成传感器送来的小型号处理和转换，推动控制执行动作。

七八年前汽车电子产品----自动胎压报警系统(TPMS)用的、放置在汽车轮胎内的传感模块，就是由MEMS的压力、加速度、温度传感器与ASIC芯片封装在一个SOC中，图3右下就是这个模块去掉封装塑料后内部窥视图，可见压力传感器、加速度传感器和MCU(ASIC)封装在一个SOC单元里。

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