人体感应路灯的研究

摘 要：在城市郊区小区人流量不多，路灯长时间持续耗电照明，存在着严重的电能浪费现象，通过光控、红外感应、声控自动感应控制装置可以达到明显节约电能的效果，大大减少电能浪费，节约能源，有利于我国的能源规划合理利用。

关键词：城市郊区；自动照明控制；红外感应开关；光控开关；声控开关

引言

目前，一些郊区和比较偏僻的路段，在半夜1点钟以后，人流量和车流量非常少。但是即使没有人或车经过，这些路灯也是长期点亮的，这时电能就被白白浪费掉了，很多路段真正有效的照明时间只占到照明时间的20%―30%也就是说大部分电能被浪费掉了。

如果有效照明时间是30%，那么一条街道浪费的电能就有17.52*0.7=12万度。一个中等规模的城市这样的街道可能就有100条以上，一个大城市往往有数百个这样的街道，那就是说一个城市每年在路灯上浪费的电能就有数百到数千万度以上。考虑到全国有数百个大型城市，中小型城市更多，总的浪费电能是非常巨大的。据统计，杭州市一年用于城市照明的费用就高达3亿元以上。

1、 人体感应路灯整体设计

1.1系统的组成及工作原理

本文设计了如图1所示的人体感应路灯，有以下部件组成：LED组件、光控开关装置、红外感应开关装置、声控辅助装置等。

系统的工作原理：在白天光线较强的时候，光控断开，总线路断开，路灯不工作。而到晚上光线较暗时，光控闭合，当有人从路灯周围走过时，红外感应装置会接收到人体发出的红外线，使得LED照明灯发亮进行照明工作，但现实中有很多干扰因素的存在，如下雨等情况会导致红外装置失效，因此本文采用了结合声控装置来弥补红外的不足。电器均采用自动控制，无机械触点、无火花。考虑到LED元件易发热问题，采用了大功率的照明灯，产热很大，故加了很大的散热片用于散热。（其中一些参数如下：路灯高2.5米，路灯间距8米，红外感应装置的感应范围>=5米，感应红外线波长在10微米左右。）

1.2模拟电路设计及工作原理

图形解释：现实生活中已有成熟的红外感应与光控结合装置、声控装置与光控结合装置。用这两种装置共同控制LED路灯。

红外感应与光控结合装置的工作原理：在光控感知周围环境光线强度下，当光线较弱时，光控工作导通，接着当有人或汽车等热源经过或靠近时红外装置工作。否则不工作，红外感应装置这支电路不导通。

声控装置与光控结合装置的工作原理：在光控感知周围环境光线强度下，当光线较弱时，光控工作导通，接着当有人或汽车等声源经过时声控装置工作。否则不工作，声控装置这支电路不导通。

2、人体感应路灯的优点

红外感应开关以人体辐射的红外线为开启信号源，只要使用者进入开关的控制区域即可开启，不需要使用者做任何附加的动作，所以使用非常方便。红外感应开关配备了光控元件，在白天光线较强的时候即使有人经过也不会开启，有效地避免了能源的浪费。红外感应开关的开启时间不是固定的, 只要使用者还在控制区城内开关就会保持开启状态, 离开后经短时延时关闭, 这样就能够根据不同的使用者开启不同的时间, 既保证满足使用者的使用需求又能最大限度的节约能源。红外感应开关在使用者离开控制区域后有一个短时的延时, 这主要是为了保证使用者在通过两个照明区域的交接部位是有足够的亮度, 但红外感应开关的延时比较短,一般5秒-10秒即可, 相对于声控延时开关和触摸延时开关来说还是有利于节能的。红外感应开关的工作电源要求为170-250V/45-60Hz, 所控制的灯具最大功率可达200W, 完全适用于以市电为电源的无特殊要求的楼梯间。静态消耗小，红外感应开关的自身耗电功率可达1W以下。红外感应开关与声控延时开关一样都采用单级性设计，外壳尺寸也相同，可以直接替代其他开关装设在灯架上，安装也方便。红外感应开关采用电子元件接触触点可消除浪冲电流及火花，还可装设防雷器件防止雷电等瞬间高压对开关造成的损害，有利于延长开关的寿命。

3、人体感应路灯自动控制照明的应用前景

通过人体感应控制路灯的开关， 广泛应用于一切需要方便节能的灯光使用场所和一切需要灯光的而不长时间使用的灯光的地方。如：居民小区的路灯、走廊、门庭、公园等。在能源日益紧张的今天，特别是很多城市存在供电力不足的形势下，这无疑是非常有意义的。

参考文献：

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