一種可自動(dòng)伸縮的嵌入式LED燈具設(shè)計(jì)

卞甘甜+王業(yè)碩

摘要近年來，LED燈具漸漸取代傳統(tǒng)燈具，存在巨大市場(chǎng)潛力。為了實(shí)現(xiàn)空間，電力等資源的最大程度利用，本文提出了一種可自動(dòng)伸縮的嵌入式LED感應(yīng)燈具設(shè)計(jì)。該感應(yīng)燈具包括燈裝置、人體紅外感應(yīng)裝置和核心的單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置，其中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線導(dǎo)軌、絲杠、臺(tái)架、支撐以及滑塊。當(dāng)人體紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)到人進(jìn)入或人離開時(shí)，單片機(jī)控制燈裝置亮滅，同時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，將燈裝置從墻壁內(nèi)伸出或回縮至墻壁內(nèi)。

關(guān)鍵詞感應(yīng)彈出；驅(qū)動(dòng)裝置；步進(jìn)電機(jī)

上個(gè)世紀(jì)60年代，以導(dǎo)體PN結(jié)發(fā)光原理為基礎(chǔ)，發(fā)光二極管正式問世。當(dāng)時(shí)的二極管利用GaASP材質(zhì)，僅能發(fā)出紅光。經(jīng)過30年的飛速發(fā)展，到20世紀(jì)90年代，發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等色光的發(fā)光二極管也先后被研發(fā)實(shí)現(xiàn)。但是這些色彩并不能實(shí)現(xiàn)人們普遍的照明需求。直到1998年，科研工作者將GaN芯片與釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起，終于使得二極管能夠發(fā)出白色色光，在這些基礎(chǔ)上，各種LED燈具得以應(yīng)用于照明領(lǐng)域，逐漸走入大眾視野。在達(dá)到同樣甚至更佳的照明效果的同時(shí)，LED燈具兼具節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽等優(yōu)點(diǎn)，使得其受到廣泛關(guān)注，其市場(chǎng)前景比代白熾燈，節(jié)能燈等傳統(tǒng)照明燈具更被看好，迅速搶占了市場(chǎng)。進(jìn)入21世紀(jì)，LED照明的應(yīng)用領(lǐng)域不斷被拓展，人們對(duì)LED照明漸漸提出了更多的要求。在我國(guó)，半導(dǎo)體照明技術(shù)作為“十五”科技攻關(guān)重大項(xiàng)目，已經(jīng)正式立項(xiàng)，并提供相關(guān)資金扶助和優(yōu)惠政策。現(xiàn)在市場(chǎng)上的LED照明燈具種類繁多，近幾年提出的“情景照明”、“情調(diào)照明”等概念為照明燈具注入了新鮮血液，打破了傳統(tǒng)思想的束縛。

在LED燈具蓬勃發(fā)展的同時(shí)，我們關(guān)注到LED燈具雖然更加節(jié)能，但仍舊存在一些資源浪費(fèi)的弊端。市面上存在一種人體紅外燈具可實(shí)現(xiàn)人走燈滅，更加節(jié)省電力，但這類燈具大多作為壁燈，照明能力一般。另外，隨著情調(diào)照明的提出，人的感情，需求受到更大的重視。科技的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)虛擬世界的發(fā)展增加了現(xiàn)代人的孤獨(dú)感，人們渴望一種僅在需要時(shí)出現(xiàn)的陪伴方式和更加動(dòng)態(tài)的，能夠和人互動(dòng)的交互效果。本文針對(duì)上述現(xiàn)象，探索一種可自動(dòng)伸縮的嵌入式LED燈具，兼顧LED照明的空間，電力成本和人的情感需求。

1設(shè)計(jì)方案

本文提出一種可自動(dòng)伸縮的嵌入式感應(yīng)燈設(shè)計(jì)方案，依托墻壁或天花板，設(shè)置不同形式的燈裝置，利用人體紅外感應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)人走燈滅，感應(yīng)裝置系統(tǒng)包括單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置由步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直線導(dǎo)軌、絲杠、臺(tái)架、支撐以及滑塊組成。燈裝置包括繼電器、燈座、燈管以及燈罩，燈罩的效果可根據(jù)人的需求機(jī)動(dòng)設(shè)置，如仿真墻壁效果，可實(shí)現(xiàn)燈具非點(diǎn)亮狀態(tài)下的隱藏和空間的節(jié)省，又能令人出其不意。

1.1結(jié)構(gòu)概述

上述步進(jìn)電機(jī)連接絲杠，絲杠螺旋連接滑塊，而直線導(dǎo)軌與滑塊圓柱副連接，使得滑塊能沿直線導(dǎo)軌在臺(tái)架上自由滑動(dòng)，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電連接并共同安裝于臺(tái)架上，臺(tái)架與支撐固接并固定于墻壁上。而人體紅外感應(yīng)裝置與單片機(jī)則均固接在墻壁上，燈裝置與滑塊固接，并能伸縮在墻壁內(nèi)外，繼電器與燈管電連接，連同燈座燈管以及燈罩固接。單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及繼電器電連接，配置成人體紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)信號(hào)并傳送至單片機(jī)，單片機(jī)發(fā)出指令控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)以及繼電器通斷電，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，將滑塊連同燈裝置自由伸縮墻壁內(nèi)外。當(dāng)人體紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)到人進(jìn)入或人離開時(shí)，單片機(jī)控制燈裝置亮滅，同時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，將燈裝置從墻壁內(nèi)伸出或回縮至墻壁內(nèi)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的有益效果是：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制下的燈裝置和驅(qū)動(dòng)裝置既能實(shí)現(xiàn)無人時(shí)滅燈保護(hù)資源不浪費(fèi)，又能伸縮墻壁內(nèi)外，節(jié)約空間并保護(hù)燈裝置不受損害。

1.2附圖說明

如圖1、2、3所示，一種可自動(dòng)伸縮的感應(yīng)燈，包括墻壁1、燈裝置4以及人體紅外感應(yīng)裝置5，還包括單片機(jī)3和驅(qū)動(dòng)裝置2，所述驅(qū)動(dòng)裝置2包括步進(jìn)電機(jī)6、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7、直線導(dǎo)軌8、絲杠9、臺(tái)架10、支撐11以及滑塊12，所述燈裝置4包括繼電器13、燈座14、燈管15以及燈罩16，所述步進(jìn)電機(jī)6與絲杠9連接，所述絲杠9與滑塊12螺旋連接，所述直線導(dǎo)軌8與滑塊12圓柱副連接，所述滑塊12能沿直線導(dǎo)軌8在臺(tái)架10上自由滑動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)6與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7電連接并共同安裝于臺(tái)架10上，所述臺(tái)架10與支撐11固接，所述支撐11與臺(tái)架10固定于墻壁1上，所述人體紅外感應(yīng)裝置5與單片機(jī)3均固接在墻壁1上，所述燈裝置4與滑塊12固接，并能伸縮在墻壁1內(nèi)外，所述繼電器13與燈管15電連接，所述繼電器13、燈座14燈管15以及燈罩16固接，所述單片機(jī)3與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7以及繼電器13電連接，配置成人體紅外感應(yīng)裝置5感應(yīng)信號(hào)并傳送至單片機(jī)3，單片機(jī)3發(fā)出指令控制步進(jìn)電機(jī)6旋轉(zhuǎn)以及繼電器13通斷電，步進(jìn)電機(jī)6帶動(dòng)絲杠9旋轉(zhuǎn)，將滑塊12連同燈裝置4自由伸縮墻壁1內(nèi)外。所述步進(jìn)電機(jī)6可正轉(zhuǎn)，也可反轉(zhuǎn)。所述燈裝置4初始位置位于墻壁1內(nèi)。當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，人體紅外感應(yīng)裝置5將檢測(cè)到的信號(hào)輸出給單片機(jī)3，單片機(jī)3收到信號(hào)后給繼電器13發(fā)指令，繼電器閉合13，電源接通，燈裝置4亮。與此同時(shí)，單片機(jī)3給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7發(fā)指令，經(jīng)過調(diào)節(jié)放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)6工作，使其正轉(zhuǎn)一定圈數(shù)，絲杠9旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊12運(yùn)動(dòng)，滑塊12上的燈座裝置4從墻壁1內(nèi)向外移出到指定位置。

當(dāng)人離開感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，人體紅外感應(yīng)裝置5將檢測(cè)到的信號(hào)輸出給單片機(jī)3，單片機(jī)3收到信號(hào)后給繼電器13發(fā)指令，繼電器13斷開，電源斷開，燈裝置4滅。與此同時(shí)，單片機(jī)3給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7發(fā)指令，經(jīng)過調(diào)節(jié)放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)6工作，使其反轉(zhuǎn)一定圈數(shù)，絲杠9旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊12運(yùn)動(dòng)，滑塊12上的燈裝置4從外向里收，回到墻壁1內(nèi)原來位置。

2結(jié)論

上述設(shè)計(jì)方案為此可達(dá)到種燈具伸縮效果的一種優(yōu)選實(shí)施方式，存在可行性。