自動(dòng)調(diào)光芯片

microres微源mcl01型衡光微系統(tǒng)使用手冊 

2010年6月 

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

本使用手冊版權(quán)為廣州微源光電科技有限公司所有，非經(jīng)廣州微源光電科技有限公司書面授權(quán)同意，不得通過任何形式復(fù)制、儲(chǔ)存或傳輸。

前言

廣州微源光電科技有限公司經(jīng)過長達(dá)5年多的科技攻關(guān)及產(chǎn)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(tǒng)。該微系統(tǒng)徹底實(shí)現(xiàn)了外界光對led光源的全自動(dòng)、智能化調(diào)節(jié)與平衡，真正達(dá)成了節(jié)能的目標(biāo)。它將微電子技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)模糊和復(fù)流形理論、微傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，并將一個(gè)紛繁復(fù)雜的處理系統(tǒng)濃縮到一個(gè)微系統(tǒng)中。該系統(tǒng)以mcl01型ic為核心，成本低，能廣泛應(yīng)用于各種類型的led燈具，自動(dòng)充分利用環(huán)境自然光，可將不必要的能耗降低到最低點(diǎn)，最高可達(dá)到78%的節(jié)能效果。而且延長led燈具使用壽命，符合科學(xué)、健康照明，使人處于一種舒適環(huán)境，保護(hù)人眼，預(yù)防近視眼病發(fā)生。

一、microres微源mcl01型衡光微系統(tǒng)基本特征

1、技術(shù)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(chǔ)存溫度－50℃～125℃

*使用壽命：≥80,000小時(shí)

2、極限參數(shù)

*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(chǔ)存溫度：－55℃～130℃

*指令周期頻率：2.5mhz

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

3、功能

能根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈具的亮度和功耗，其環(huán)境亮度與燈具和功耗函數(shù)關(guān)系：

其中：①x表示燈具周圍的環(huán)境亮度（lux）；在x=0時(shí)，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(jù)客戶要求設(shè)定的照明空間照度值、p是電源空載時(shí)的功耗。

⑤b、b是根據(jù)燈具確定的常數(shù)。

4、工作原理

光電信號(hào)源：在mcl01輸入電壓v的兩端串聯(lián)兩個(gè)電阻，一個(gè)是固定阻值的電阻r_f，另一個(gè)是光敏電阻r_l；其中光敏電阻的阻值對不同光線的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)電阻連接處的電信號(hào)。

mcl01處理光電信號(hào)和輸出控制信號(hào)：由于燈具自身發(fā)出光的強(qiáng)度和波長與來自周圍環(huán)境光的強(qiáng)度和波長是不完全相同的，mcl01對這些光電信號(hào)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(qiáng)弱和燈具本身發(fā)出的光線強(qiáng)弱。若外部環(huán)境光線強(qiáng)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(jìn)行調(diào)整；若外部環(huán)境光線強(qiáng)度發(fā)生變化，則mcl01輸出pwm的占空比隨之改變。當(dāng)外部環(huán)境亮度增大時(shí)，mcl01輸出pwm的占空比增大；當(dāng)外部環(huán)境亮度減少時(shí)，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(nèi)。

二、microres微源mcl01型衡光微系統(tǒng)電路

1、電路結(jié)構(gòu)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(nèi)的照度值。根據(jù)不同的燈具結(jié)構(gòu)，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(nèi)，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(shè)定的照度值，本系統(tǒng)不能將照明空間內(nèi)的照度降低到設(shè)定的照度值上。例如在一個(gè)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_(dá)不到設(shè)定的照度值要求，也不能將照明空間內(nèi)的照度升高到設(shè)定的照度值上。例如在一個(gè)1000平方米的大會(huì)議室，用一個(gè)10w左右的燈具，就不能使整個(gè)會(huì)議室的照度達(dá)到750lux，達(dá)到該照度值的方法只能是增加燈具數(shù)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(zhǔn)開始調(diào)試，達(dá)到設(shè)定照度要求。r2是與r1并聯(lián)的電阻，選擇r2是否與5v相連，可得到兩個(gè)不同的阻值，從而得到照明空間內(nèi)兩個(gè)不同照度設(shè)定值。s1和s2是焊盤，通過連接開關(guān)，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(gè)燈具內(nèi)設(shè)置不同的照度值。而增加r2的目的也在于此。以此推理，設(shè)置多個(gè)不同的電阻值，就可得到照明空間內(nèi)的多個(gè)不同的照度設(shè)定值。另外也可以將r1選為可變電阻（如電位器），調(diào)節(jié)r1到不同的電阻值，就可以得到在照明空間內(nèi)設(shè)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(fù)載情況下，經(jīng)過1～2周的老化，其性能可達(dá)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(shè)定照明空間內(nèi)的照度值時(shí)，要用老化過，性能穩(wěn)定的光敏電阻，以免正式產(chǎn)品在使用過程中，出現(xiàn)照明空間內(nèi)的照度與初始設(shè)計(jì)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(gè)安裝光敏電阻的圖例：

⑶l1和l2是通過導(dǎo)線連接光敏電阻的兩個(gè)焊盤，其光敏電阻根據(jù)燈具結(jié)構(gòu)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(yīng)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(diào)整越快，即當(dāng)環(huán)境亮度改變，燈具亮度使達(dá)到照明空間內(nèi)設(shè)定的照度時(shí)間越短。但是從可靠性和響應(yīng)速度綜合平衡的角度來說，該頻率最好是2mhz，其對應(yīng)r7的阻值為43kω左右。

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

⑾r8、r9和r10的阻值根據(jù)三極管、開關(guān)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(tǒng)功能正常工作和可靠性的前提下，選擇元器件時(shí)，光敏電阻盡量選用低功耗的元器件，并使整個(gè)電路功耗少。

（2）因?yàn)闊艟叩墓β孰S著環(huán)境亮度變化而變化，則led的電流也會(huì)變化，因此建議led的驅(qū)動(dòng)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(lián)的連接處、led的負(fù)極與開關(guān)管的連接處等中的某個(gè)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(guān)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(dòng)調(diào)節(jié)燈具亮度時(shí)間。在純直流電（如電池供電），則燈具的光自動(dòng)調(diào)到設(shè)定照度值的時(shí)間不到1分種。

3、元18－pin sop（7.62 mm）外觀尺寸

三、特別說明

本使用手冊中所出現(xiàn)的信息在出版時(shí)相信是正確的，然而廣州微源光電科技有限公司不保證或表示這些沒有進(jìn)一步修改的應(yīng)用將是最適當(dāng)?shù)模膊煌扑]它使用在由于故障或其它原因可能會(huì)對人身造成危害的載體上。microres微源產(chǎn)品不授權(quán)使用于救生、維生器件或系統(tǒng)中作為關(guān)鍵器件。廣州微源光電科技有限公司擁有不事先通知而修改產(chǎn)品的權(quán)利。

對于最新的信息，請參考我們的網(wǎng)站：http://www.microres.cn

廣州微源光電科技有限公司

guangzhou microres optoelectronics technology co., ltd

地址：廣東省廣州市番禺區(qū)市蓮路羅家段1號(hào)陽光大廈5樓

電話：（20）34604338

傳真：（20）34604333

e-mail：microres@qq.com

ledjiayan@126.com