microres微源mcl01型衡光微系统使用手册
2010年6月
copyright (c) 2010 by guangzhou microres optoelectronics technology co., ltd
本使用手册版权为广州微源光电科技有限公司所有，非经广州微源光电科技有限公司书面授权同意，不得通过任何形式复制、储存或传输。
前言
广州微源光电科技有限公司经过长达5年多的科技攻关及产品性能的成千上万次测试，终于成功推出led照明灯具microres微源衡光微系统。该微系统彻底实现了外界光对led光源的全自动、智能化调节与平衡，真正达成了节能的目标。它将微电子技术、现代数学模糊和复流形理论、微传感技术与计算机技术有机结合起来，并将一个纷繁复杂的处理系统浓缩到一个微系统中。该系统以mcl01型ic为核心，成本低，能广泛应用于各种类型的led灯具，自动充分利用环境自然光，可将不必要的能耗降低到最低点，最高可达到78%的节能效果。而且延长led灯具使用寿命，符合科学、健康照明，使人处于一种舒适环境，保护人眼，预防近视眼病发生。
一、microres微源mcl01型衡光微系统基本特征
1、技术特性
*工作电压：4.5v～5.5v
*工作电流：6ma～10ma
*指令周期频率：0.1mhz～2mhz
*控制输出方式：pwm输出，通过改变pwm的占空比控制灯具的亮度
*功率损耗：≤0.06w
*温度范围：工作温度－45℃～100℃
储存温度－50℃～125℃
*使用寿命：≥80,000小时
2、极限参数
*输入电压：＜＋3.5v或＞＋6.0v
*输入电流：＜＋5.0ma或＞＋20ma
*第2、4、16脚灌入电流：＜45ma
*第8脚灌入电流：＜300ma输入电
*工作温度：－50℃～115℃
*储存温度：－55℃～130℃
*指令周期频率：2.5mhz
这里只强调超过极限参数功率的范围将对芯片造成的损害。芯片在所标示范围外的工作可能不能正常，而工作在标示范围外条件下也可能影响芯片的可靠性。
3、功能
能根据环境亮度自动调节灯具的亮度和功耗，其环境亮度与灯具和功耗函数关系：
0≤x≤d | d≤x |
l = a + bx | 0 |
w = a + bx | p |
其中：①x表示灯具周围的环境亮度（lux）；在x=0时，a表示灯发光亮度，a表示灯的功耗。
②l=灯发光亮度（在x的情况下，灯发出的亮度）÷a
③w=功耗（在x情况下，灯具的功耗）÷a
④a是可以根据客户要求设定的照明空间照度值、p是电源空载时的功耗。
⑤b、b是根据灯具确定的常数。
4、工作原理
光电信号源：在mcl01输入电压v的两端串联两个电阻，一个是固定阻值的电阻rf，另一个是光敏电阻rl；其中光敏电阻的阻值对不同光线的强度和光的波长是不同的，从而在rf和rl连接处的电压也是不同的。即实现光信号转变为两个电阻连接处的电信号。
mcl01处理光电信号和输出控制信号：由于灯具自身发出光的强度和波长与来自周围环境光的强度和波长是不完全相同的，mcl01对这些光电信号分析和处理，通过光线波长的不同，分辨外部环境的光线强弱和灯具本身发出的光线强弱。若外部环境光线强度不变化，则mcl01输出pwm的占空比不改变，从而不对灯具的亮度进行调整；若外部环境光线强度发生变化，则mcl01输出pwm的占空比随之改变。当外部环境亮度增大时，mcl01输出pwm的占空比增大；当外部环境亮度减少时，mcl01输出pwm的占空比减少，从而使照明空间的亮度恒定在用户要求的范围内。
二、microres微源mcl01型衡光微系统电路
1、电路结构图：
2、元器件
⑴vd：5v稳压管。该稳压管一般是稳压二极管，不过使用三端稳压管效果更好，其稳压范围：5～5.6v。
⑵r1与光敏电阻确定照明空间内的照度值。根据不同的灯具结构，利用不同的r1阻值和不同类型的光敏电阻，可以确定被灯具照明的空间内，不管环境亮度变化，保持不同恒定的照度值。但是若环境亮度超过设定的照度值，本系统不能将照明空间内的照度降低到设定的照度值上。例如在一个露天广场，在无云的中午就不能将照度降低到10～75lux。或灯具最大照度达不到设定的照度值要求，也不能将照明空间内的照度升高到设定的照度值上。例如在一个1000平方米的大会议室，用一个10w左右的灯具，就不能使整个会议室的照度达到750lux，达到该照度值的方法只能是增加灯具数量或增加灯具的功率。我们推荐从r1为10kω和gm5537型光敏阻为基准开始调试，达到设定照度要求。r2是与r1并联的电阻，选择r2是否与5v相连，可得到两个不同的阻值，从而得到照明空间内两个不同照度设定值。s1和s2是焊盘，通过连接开关，选择r2是否与5v相连。由于人处于不同的环境，要求的照度要求也不同，所以需要在同一个灯具内设置不同的照度值。而增加r2的目的也在于此。以此推理，设置多个不同的电阻值，就可得到照明空间内的多个不同的照度设定值。另外也可以将r1选为可变电阻（如电位器），调节r1到不同的电阻值，就可以得到在照明空间内设定不同的照度值。
光敏电阻：①老化：一般要在加温、光照及加负载情况下，经过1～2周的老化，其性能可达稳定。其使用寿命在密封良好、使用合理的情况下，几乎是无限长的。因此，在研发led灯具设定照明空间内的照度值时，要用老化过，性能稳定的光敏电阻，以免正式产品在使用过程中，出现照明空间内的照度与初始设计的照度值有偏差。
②位置：光敏电阻要放在灯具合适的位置，以便对着灯光要照射的空间，获得正确的信息。下图是一个安装光敏电阻的图例：
⑶l1和l2是通过导线连接光敏电阻的两个焊盘，其光敏电阻根据灯具结构放在合适的地方。
⑷r3和r4的阻值：1mω～10mω
⑸c1和c2的容值：10～100pf
⑹r5的阻值：6kω～9kω。其对应mcl01的第14脚，可以测量mcl01的指令周期频率。
⑺c3的容值：450～500pf
⑻r6的阻值：20kω～40kω（推荐30kω）
⑼r7的阻值：35kω～650kω。r7的阻值越小，mcl01的指令周期频率越高；反之，该频率越低。该频率越高，灯具对环境亮度调整越快，即当环境亮度改变，灯具亮度使达到照明空间内设定的照度时间越短。但是从可靠性和响应速度综合平衡的角度来说，该频率最好是2mhz，其对应r7的阻值为43kω左右。
⑽vt1是三极管，将mcl01的输出pwm信号放大。vt2是通过放大后的pwm信号控制led灯具亮度的开关管。该开关管的功能是当控制极有电压时，led的负极与电源的负极之间处于通路状态；无电压时，led的负极与电源的负极之间处于开路状态。为了减少功耗应尽量选择内阻比较小的开关管，如fqp19n20c型号mos管、13005型三极管的内阻就很小。选用vt1和vt2时，使vt1和vt2的开关响应频率大于400khz，以适应pwm的频率。
⑾r8、r9和r10的阻值根据三极管、开关管和电源电压等确定。
注：（1）为了减少上述电路的功耗，在满足系统功能正常工作和可靠性的前提下，选择元器件时，光敏电阻尽量选用低功耗的元器件，并使整个电路功耗少。
（2）因为灯具的功率随着环境亮度变化而变化，则led的电流也会变化，因此建议led的驱动电源采用恒压输出方式。若led要恒流，可以在电路：电源的正极与led正极的连接处、led之间串联的连接处、led的负极与开关管的连接处等中的某个连接处插入恒流二极管或恒流三极管以及其它恒流元器件来处理led的恒流问题。
（3）选择开关电源，要求输出的直流电尽量稳定，特别给ic的供电，其杂波尽量少，以便ic正常工作，减少自动调节灯具亮度时间。在纯直流电（如电池供电），则灯具的光自动调到设定照度值的时间不到1分种。
3、元18－pin sop（7.62 mm）外观尺寸
三、特别说明
本使用手册中所出现的信息在出版时相信是正确的，然而广州微源光电科技有限公司不保证或表示这些没有进一步修改的应用将是最适当的，也不推荐它使用在由于故障或其它原因可能会对人身造成危害的载体上。microres微源产品不授权使用于救生、维生器件或系统中作为关键器件。广州微源光电科技有限公司拥有不事先通知而修改产品的权利。
对于最新的信息，请参考我们的网站：http://www.microres.cn
广州微源光电科技有限公司
guangzhou microres optoelectronics technology co., ltd
地址：广东省广州市番禺区市莲路罗家段1号阳光大厦5楼
电话：（20）34604338
传真：（20）34604333
e-mail：microres@qq.com
ledjiayan@126.com