燈具自動調光芯片

microres微源mcl01型衡光微系統使用手冊 

2010年6月 

copyright (c) 2010 by guangzhou microres optoelectronics technology co., ltd

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前言

廣州微源光電科技有限公司經過長達5年多的科技攻關及產品性能的成千上萬次測試，終于成功推出led照明燈具microres微源衡光微系統。該微系統徹底實現了外界光對led光源的全自動、智能化調節(jié)與平衡，真正達成了節(jié)能的目標。它將微電子技術、現代數學模糊和復流形理論、微傳感技術與計算機技術有機結合起來，并將一個紛繁復雜的處理系統濃縮到一個微系統中。該系統以mcl01型ic為核心，成本低，能廣泛應用于各種類型的led燈具，自動充分利用環(huán)境自然光，可將不必要的能耗降低到最低點，最高可達到78%的節(jié)能效果。而且延長led燈具使用壽命，符合科學、健康照明，使人處于一種舒適環(huán)境，保護人眼，預防近視眼病發(fā)生。

一、microres微源mcl01型衡光微系統基本特征

1、技術特性

*工作電壓：4.5v～5.5v

*工作電流：6ma～10ma

*指令周期頻率：0.1mhz～2mhz

*控制輸出方式：pwm輸出，通過改變pwm的占空比控制燈具的亮度

*功率損耗：≤0.06w

*溫度范圍：工作溫度－45℃～100℃

儲存溫度－50℃～125℃

*使用壽命：≥80,000小時

2、極限參數

*輸入電壓：＜＋3.5v或＞＋6.0v

*輸入電流：＜＋5.0ma或＞＋20ma

*第2、4、16腳灌入電流：＜45ma

*第8腳灌入電流：＜300ma輸入電

*工作溫度：－50℃～115℃

*儲存溫度：－55℃～130℃

*指令周期頻率：2.5mhz

這里只強調超過極限參數功率的范圍將對芯片造成的損害。芯片在所標示范圍外的工作可能不能正常，而工作在標示范圍外條件下也可能影響芯片的可靠性。

3、功能

能根據環(huán)境亮度自動調節(jié)燈具的亮度和功耗，其環(huán)境亮度與燈具和功耗函數關系：

其中：①x表示燈具周圍的環(huán)境亮度（lux）；在x=0時，a表示燈發(fā)光亮度，a表示燈的功耗。

②l=燈發(fā)光亮度（在x的情況下，燈發(fā)出的亮度）÷a

③w=功耗（在x情況下，燈具的功耗）÷a

④a是可以根據客戶要求設定的照明空間照度值、p是電源空載時的功耗。

⑤b、b是根據燈具確定的常數。

4、工作原理

光電信號源：在mcl01輸入電壓v的兩端串聯兩個電阻，一個是固定阻值的電阻r_f，另一個是光敏電阻r_l；其中光敏電阻的阻值對不同光線的強度和光的波長是不同的，從而在r_f和r_l連接處的電壓也是不同的。即實現光信號轉變?yōu)閮蓚€電阻連接處的電信號。

mcl01處理光電信號和輸出控制信號：由于燈具自身發(fā)出光的強度和波長與來自周圍環(huán)境光的強度和波長是不完全相同的，mcl01對這些光電信號分析和處理，通過光線波長的不同，分辨外部環(huán)境的光線強弱和燈具本身發(fā)出的光線強弱。若外部環(huán)境光線強度不變化，則mcl01輸出pwm的占空比不改變，從而不對燈具的亮度進行調整；若外部環(huán)境光線強度發(fā)生變化，則mcl01輸出pwm的占空比隨之改變。當外部環(huán)境亮度增大時，mcl01輸出pwm的占空比增大；當外部環(huán)境亮度減少時，mcl01輸出pwm的占空比減少，從而使照明空間的亮度恒定在用戶要求的范圍內。

二、microres微源mcl01型衡光微系統電路

1、電路結構圖：

2、元器件

⑴vd：5v穩(wěn)壓管。該穩(wěn)壓管一般是穩(wěn)壓二極管，不過使用三端穩(wěn)壓管效果更好，其穩(wěn)壓范圍：5～5.6v。

⑵r1與光敏電阻確定照明空間內的照度值。根據不同的燈具結構，利用不同的r1阻值和不同類型的光敏電阻，可以確定被燈具照明的空間內，不管環(huán)境亮度變化，保持不同恒定的照度值。但是若環(huán)境亮度超過設定的照度值，本系統不能將照明空間內的照度降低到設定的照度值上。例如在一個露天廣場，在無云的中午就不能將照度降低到10～75lux?；驘艟咦畲笳斩冗_不到設定的照度值要求，也不能將照明空間內的照度升高到設定的照度值上。例如在一個1000平方米的大會議室，用一個10w左右的燈具，就不能使整個會議室的照度達到750lux，達到該照度值的方法只能是增加燈具數量或增加燈具的功率。我們推薦從r1為10kω和gm5537型光敏阻為基準開始調試，達到設定照度要求。r2是與r1并聯的電阻，選擇r2是否與5v相連，可得到兩個不同的阻值，從而得到照明空間內兩個不同照度設定值。s1和s2是焊盤，通過連接開關，選擇r2是否與5v相連。由于人處于不同的環(huán)境，要求的照度要求也不同，所以需要在同一個燈具內設置不同的照度值。而增加r2的目的也在于此。以此推理，設置多個不同的電阻值，就可得到照明空間內的多個不同的照度設定值。另外也可以將r1選為可變電阻（如電位器），調節(jié)r1到不同的電阻值，就可以得到在照明空間內設定不同的照度值。

光敏電阻：①老化：一般要在加溫、光照及加負載情況下，經過1～2周的老化，其性能可達穩(wěn)定。其使用壽命在密封良好、使用合理的情況下，幾乎是無限長的。因此，在研發(fā)led燈具設定照明空間內的照度值時，要用老化過，性能穩(wěn)定的光敏電阻，以免正式產品在使用過程中，出現照明空間內的照度與初始設計的照度值有偏差。

②位置：光敏電阻要放在燈具合適的位置，以便對著燈光要照射的空間，獲得正確的信息。下圖是一個安裝光敏電阻的圖例：

⑶l1和l2是通過導線連接光敏電阻的兩個焊盤，其光敏電阻根據燈具結構放在合適的地方。

⑷r3和r4的阻值：1mω～10mω

⑸c1和c2的容值：10～100pf

⑹r5的阻值：6kω～9kω。其對應mcl01的第14腳，可以測量mcl01的指令周期頻率。

⑺c3的容值：450～500pf

⑻r6的阻值：20kω～40kω（推薦30kω）

⑼r7的阻值：35kω～650kω。r7的阻值越小，mcl01的指令周期頻率越高；反之，該頻率越低。該頻率越高，燈具對環(huán)境亮度調整越快，即當環(huán)境亮度改變，燈具亮度使達到照明空間內設定的照度時間越短。但是從可靠性和響應速度綜合平衡的角度來說，該頻率最好是2mhz，其對應r7的阻值為43kω左右。

⑽vt1是三極管，將mcl01的輸出pwm信號放大。vt2是通過放大后的pwm信號控制led燈具亮度的開關管。該開關管的功能是當控制極有電壓時，led的負極與電源的負極之間處于通路狀態(tài)；無電壓時，led的負極與電源的負極之間處于開路狀態(tài)。為了減少功耗應盡量選擇內阻比較小的開關管，如fqp19n20c型號mos管、13005型三極管的內阻就很小。選用vt1和vt2時，使vt1和vt2的開關響應頻率大于400khz，以適應pwm的頻率。

⑾r8、r9和r10的阻值根據三極管、開關管和電源電壓等確定。

注：（1）為了減少上述電路的功耗，在滿足系統功能正常工作和可靠性的前提下，選擇元器件時，光敏電阻盡量選用低功耗的元器件，并使整個電路功耗少。

（2）因為燈具的功率隨著環(huán)境亮度變化而變化，則led的電流也會變化，因此建議led的驅動電源采用恒壓輸出方式。若led要恒流，可以在電路：電源的正極與led正極的連接處、led之間串聯的連接處、led的負極與開關管的連接處等中的某個連接處插入恒流二極管或恒流三極管以及其它恒流元器件來處理led的恒流問題。

（3）選擇開關電源，要求輸出的直流電盡量穩(wěn)定，特別給ic的供電，其雜波盡量少，以便ic正常工作，減少自動調節(jié)燈具亮度時間。在純直流電（如電池供電），則燈具的光自動調到設定照度值的時間不到1分種。

3、元18－pin sop（7.62 mm）外觀尺寸

三、特別說明

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