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摘要：随着新能源行业的发展，光伏路灯已经被广泛的应用在户外照明行业；光伏路灯使用太阳板作为能量来源，对天气要求较高，一旦出现连续的阴雨天气、能源不足，路灯可能就不会亮了；因此，需要对光伏路灯进行节能处理。本文给出一种人体感应式光伏路灯的方案，设计当有人活动时路灯满功率工作，无人活动时路灯处于低功率待机状态，如此可有效减少能量的使用，保证路灯可以长时间工作。红外热释电感应技术已经比较成熟，也有很多在室内，安防，一体化照明上的应用；热释电感应模块在室外使用干扰因数较多，文中将详细介绍热释电感应模块的原理及具体的实施方式，如何解决室外使用等问题。
关键词：光伏；一体化路灯；红外感应技术；
前言：热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物；目前广泛应用的红外感应技术都是被动式检测，即探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的，因此其本身功耗很低，价格低廉，灵敏度适中；应用在光伏路灯上面可有效覆盖路灯下的环形区域，适当的调整路灯间距可实现人来灯亮，人走灯灭的智能照明。
1、热释电感应模块：
热释电感应模块由以下几部分组成：热释电传感器、菲涅尔透镜和检测信号处理芯片；
热释电传感器根据热释电效应工作的，热释电效应是受热物体中的电子由高温处向低温处移动时产生电流或者电荷堆积的一种电极化现象，简单说就是温度的改变在材料的两端出现电压或产生电流。这也就是热释传感器的原理，目前的热释传感器都是双元传感单元，
双元传感器将两个极性相反、特性一致的探测元（敏感元件）串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿，一旦人进入探测区域内，两片探测元接收到的热量不同，热释电也不同，因此产生信号。也因此，传感器对于径向移动最不敏感，而对于横切方向（即与半径垂直的方向）移动最为敏感。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0．2～20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤光片。这种滤光片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。但是，这种说法并不被广泛认可，这也导致了一个误区，认为人体热释传感器仅检测人体，其实并不然，目前的热释传感器还无法准确做到只检测人体，基本上属于检测温度变化的传感器，因此必须保证感应模块安装后不能有晃动。由于其本身检测距离较短，所以使用时外部需要一个菲涅尔透镜。
菲涅尔透镜：菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性。但是目前的菲涅尔透镜均属于粗制滥造的产品，无法真正做到聚焦（即所有的感测信号集中到传感器上）效果，因次会出现感应距离时近时远、边缘感应不灵敏的现象；红外感应的主要感应距离完全取决于菲涅尔透镜与热释传感器的配合。
检测处理芯片：作为红外感应系统的主处理芯片，对传感器给出的信号进行放大处理，作为开关信号输出。其主要涉及光控、检测灵敏度和延时的调节设置。
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2、热释电感应光伏路灯的实施：
光伏路灯指的是用太阳能电池板作为能源采集方式替代传统的市电接入方式，采集太阳能转换为电能存储到蓄电池，在需要照明时驱动照明设备，这里的照明设备采用高亮度LED替代传统的照明灯；光伏路灯是一套系统，由光伏板、灯头、灯杆、电池及控制器组成；在整个系统中，起关键作用的是控制器，它可以控制系统的充放电及特殊功能管理；因此，感应模块需要安装在灯头上面，同时感应模块需要将感应信号传递到控制器端，由控制器控制光伏路灯的亮度，实现智能化控制。
具体实施如下：热释电感应模块安装于灯头朝下位置，要求菲涅尔透镜完全裸露在外；感应模块的供电由电池通过控制器提供，产生的感应信号传递给控制器，控制器在接收到感应模块给的信号后判断当前的工作状态，调整光源的PWM控制信号，增强路灯的亮度，实现有人活动灯亮的状态，因此感应模块需要使用四芯线与控制器相连，可使用防水接头线处理；安装感应模块时需注意感应模块的位置和方向，做好防水同时控制好感应的角度，否则达不到预期效果。系统安装需注意选择适当的位置，周围无遮挡。
感应型光伏路灯工作方式及控制：1、在白天有阳光时，控制器控制光伏板给电池充电，理想情况下可充电6-10小时，保证电池电量2、当进入傍晚时，光伏板电压低，控制器控制电池给光源供电，开灯，此时光源的功率以无人处理，微亮即可3、当有人经过时触发红外热释电感应模块，控制器接收到感应信号调节光源亮度，灯开启强亮模式，持续时间可通过控制器进行设置4、当人离开感应范围时，控制器可适当延时一段时间，然后控制灯转为微亮模式。
3、红外感应模块的优缺点及室外使用注意事项：
被动红外感应优点在于功耗低，成本低，容易实现。缺点为：红外探头需要长期保持清洁，不能隐蔽安装，灵敏度较低；受很多环境的影响如气温、气流、光线等，被动红外穿透力差；因此在室外安装时需注意以下事项：
（1）感应装置离地面3～5米，毕竟属于被动式感应器，感应距离有限。
（2）感应装置应远离温度变化比较敏感的地方。
（3）感应装置探测范围内不得有隔离物或遮挡物。
（4）感应装置不要处于热气流扰动或强气流活动的地方。
结语：
总而言之，光伏路灯配备上感应模块就可以作为智能化路灯，在夜晚可更智能的调节自身的照明，同时节省系统电量；在城郊、公园使用这种新能源智能路灯更具有科技感。本文论述的红外感应光伏路灯可在原有光伏路灯基础上略做改动，可实施性强，简单方便，适合推广。
参考文献：
[1]孙卫东．浅谈LED照明现状与未来的展望[J]．科技展望，2016，26（15）：311；
[2]吕晶，黄葛鸿，麻莉萍，等．智能感应灯的设计[J]．龙岩学院学报，2010，28（2）：23；
[3]胡大力，朱亚民，刘花丽，等．基于热释电传感器的人体辐射检测电路设计[J].电子技术，2013，40（2）：34；
作者简介：闻亚（1990-）：男，江苏省人，工程师，研究方向为光伏发电、电源管理及驱动控制方面。
论文作者:闻亚
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/30
标签：感应论文; 路灯论文; 电感应论文; 光伏论文; 模块论文; 控制器论文; 传感器论文; 《建筑细部》2018年第27期论文;