節(jié)能環(huán)保的光控照明燈

在學(xué)校、機(jī)關(guān)、廠礦企業(yè)等單位的公共場所以及居民區(qū)的公共樓道，長明燈現(xiàn)象十分普遍，這造成了能源的極大浪費(fèi)。另外，由于頻繁開關(guān)或者人為因素，墻壁開關(guān)的損壞率很高，增大了維修量，浪費(fèi)了資金。為了緩解這種情況，本文帶給大家一款的節(jié)能光控類，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可以固定在門上墻上，并且使用壽命長，安全節(jié)能，符合國家提出的節(jié)能環(huán)保理念。

一、照明燈的主要特性與應(yīng)用場所

設(shè)計(jì)光控制照明燈，在夜間(黑罩模擬)有光信號時(shí)，使燈點(diǎn)亮延遲5秒后熄滅，間隔小于5秒，則燈持續(xù)亮，白天則不點(diǎn)亮。白天光線強(qiáng)，開關(guān)中的光控電路工作，將電路切斷。當(dāng)光線變暗到一定程度電路接通，接通燈的電源，燈亮。再經(jīng)過一個(gè)時(shí)延，燈亮幾十秒鐘后，單穩(wěn)電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，燈光熄滅。

從光控開關(guān)的結(jié)構(gòu)上分析，開關(guān)面板表面裝有光敏二級管，而光敏二極管的敏感效應(yīng)，只有在黑暗時(shí)才起到作用(可用液晶萬用表測得數(shù)值)。也就是說當(dāng)天色變暗到一定程度，光敏二級管感應(yīng)后會(huì)在電子線路板上產(chǎn)生一個(gè)脈沖電流，這時(shí)光控制開關(guān)電路就連通起作用。

聲控?zé)舭糌?fù)載RL、可控硅SCR、燈負(fù)載RL與可控硅SRC串接后與電源相連。光控電子開關(guān)，它的“開”和“關(guān)”是靠可控硅的導(dǎo)通和阻斷來實(shí)現(xiàn)的，而可控硅的導(dǎo)通和阻斷又是受自然光的亮度(或認(rèn)為亮度)的大小所控制的。

1.1、該電路的主要特性和優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面：

(1)、光控功能：在采光滿足需要時(shí)，則不開啟燈光;

(2)、穩(wěn)定性：高效可靠的恒流源，保證LED光源的穩(wěn)定和長壽;

(3)、寬電壓：AC70V~260V自適應(yīng)，DC11V~60V自適應(yīng)，適合電壓波動(dòng)較大地區(qū)的需要;

(4.)適應(yīng)性：-20℃～60℃環(huán)境溫度下測試工作正常;

(5)、顯色性：顯色性≥70 Ra，同時(shí)中間色溫賦予舒適的照明;

(6)、可靠性：全固體光源抗震動(dòng)、抗沖擊性能強(qiáng);

(7)、壽命長：LED使用壽命≥5萬小時(shí)，大幅減少燈具更換的人工和材料費(fèi)用;

(8)、無污染：一般日光燈含有汞等有害物質(zhì)，而LED燈采用半導(dǎo)體技術(shù)，不含任何有害物質(zhì)，是一個(gè)名副其實(shí)的綠色光源;

(9)、參數(shù)自設(shè)定：用戶通過簡單的插拔跳線(或可調(diào)器件)，即可自行調(diào)整光敏度、紅外(聲控)靈敏度，延時(shí)時(shí)間等參數(shù)。

1.2、主要適用場合：

1) 太陽能光伏照明系統(tǒng);

2) 建筑物樓道、走道等公共通道照明;

3) 地下車庫、圖書館、博物館、陳列館、超市等大環(huán)境補(bǔ)充照明;

4) 賓館酒店、醫(yī)院及住宅等玄關(guān)、廚房、衛(wèi)生間、儲藏間、更衣室照明;

5) 火車汽車船舶帳篷等蓄電池供電場所照明。

二、電路原理圖及各器件工作原理

2.1電路原理圖

圖1 電路原理圖

光控?zé)糸_關(guān)的電路如圖2-1虛線框內(nèi)所示。VS是普通單向晶閘管，其觸發(fā)信號由電阻器R和光敏電阻器RL對220V交流電的分壓(忽略電燈絲電阻)得到。VD是普通二極管，主要用于防止RL兩端反向電壓對VS控制極的損壞。白天，環(huán)境自然光線較強(qiáng)，RL呈低阻值(≤2kΩ，RL兩端交流電壓小于VD和VS控制極的導(dǎo)通電壓(約0.65V+0.65V=1.3V)，VS處于阻斷狀態(tài)，電燈H不亮;夜晚，環(huán)境自然光線變暗，RL呈高阻值(>1MΩ)，VS從RL兩端獲得足夠觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，H通電自動(dòng)點(diǎn)亮。

由于每次夜幕降臨電燈點(diǎn)亮?xí)r，燈的亮度是隨著外界自然光線的減弱而逐漸由暗變最亮的，故避免了使用普通機(jī)械開關(guān)時(shí)，每次開燈瞬間比正常時(shí)大10倍以上的強(qiáng)電流對燈絲的沖擊，有效防止了燈絲的過電流速損;另外，H工作時(shí)加在它兩端的是半波脈沖電壓，實(shí)測直流平均電壓約99V，燈泡實(shí)際功率僅為標(biāo)稱功率的30%左右，這不僅節(jié)電，而且還能有效防止因夜深電網(wǎng)電壓升高而造成的燈絲過電壓速損，使得燈泡使用壽命大大延長。筆者單位廁所里的照明電燈，在使用本開關(guān)之前，每月要更換2-3只白熾燈泡，現(xiàn)在使用本開關(guān)一年多時(shí)間，尚未更換過一只燈泡。該開關(guān)在白天自身耗電甚微，實(shí)測總電流<22μA。

2.2 光敏電阻

圖2光敏電阻

光敏電阻器(photovaristor)又叫光感電阻，是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器;入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片(光敏層)內(nèi)就激發(fā)出電子-空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。

光敏電阻是一種半尋體器件，利用半尋體的光電效應(yīng)。當(dāng)有光照時(shí)電阻很小。無光照時(shí)電阻很大?？捎镁w管組成放大器，做成自動(dòng)控制電路。實(shí)現(xiàn)你所需要的電路。把光敏電阻作為晶體管的偏流電阻。這樣當(dāng)有光照時(shí)晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)靈敏繼電器。用繼電器接通電動(dòng)機(jī)。將窗簾打開。繼電器可用JRX--13F靈敏繼電器。其吸合電流不大于50MA。前級放大器可用達(dá)林頓管組成。放大器后可接一個(gè)反向器。反向器驅(qū)動(dòng)繼電器。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體?！≡诤诎淡h(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子-空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值?？梢姽夤饷?strong>電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。

三 、電路的制作與應(yīng)用

整個(gè)光控開關(guān)電路可組裝在經(jīng)過改造后的吊式電燈用掛線盒內(nèi)，如圖2所示。焊接時(shí)注意，各元件引腳均套上電工用絕緣套管，以免在使用過程中發(fā)生短路故障。RL引腳不要剪得過短，以裝好后正好從原吊線出孔凸出為宜;掛線盒原有的接線樁直接用作X1、X2接線樁即成。此開關(guān)只要元器件質(zhì)量保證，焊接無誤，無須調(diào)試便可投入使用。

該開關(guān)適合控制標(biāo)稱功率≤200W的普通照明用鎢絲燈泡，它的接線方法與普通機(jī)械開關(guān)相同，完全符合電工接線規(guī)范。實(shí)際安裝時(shí)，只需把開關(guān)的兩個(gè)接線端X1、X2不分順序串入電燈相線(火線)一側(cè)回路即行。但注意開關(guān)安裝位置要有所講究，應(yīng)避開風(fēng)雨侵蝕和燈光直射處，選擇在感受自然光良好的地方用蚊釘固定。