节能环保的光控照明灯

在学校、机关、厂矿企业等单位的公共场所以及居民区的公共楼道，长明灯现象十分普遍，这造成了能源的极大浪费。另外，由于频繁开关或者人为因素，墙壁开关的损坏率很高，增大了维修量，浪费了资金。为了缓解这种情况，本文带给大家一款的节能光控类，结构简单、安装方便、可以固定在门上墙上，并且使用寿命长，安全节能，符合国家提出的节能环保理念。

一、照明灯的主要特性与应用场所

设计光控制照明灯，在夜间(黑罩模拟)有光信号时，使灯点亮延迟5秒后熄灭，间隔小于5秒，则灯持续亮，白天则不点亮。白天光线强，开关中的光控电路工作，将电路切断。当光线变暗到一定程度电路接通，接通灯的电源，灯亮。再经过一个时延，灯亮几十秒钟后，单稳电路自动翻转，灯光熄灭。

从光控开关的结构上分析，开关面板表面装有光敏二级管，而光敏二极管的敏感效应，只有在黑暗时才起到作用(可用液晶万用表测得数值)。也就是说当天色变暗到一定程度，光敏二级管感应后会在电子线路板上产生一个脉冲电流，这时光控制开关电路就连通起作用。

声控灯包括灯负载RL、可控硅SCR、灯负载RL与可控硅SRC串接后与电源相连。光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度(或认为亮度)的大小所控制的。

1.1、该电路的主要特性和优点有以下几方面：

(1)、光控功能：在采光满足需要时，则不开启灯光;

(2)、稳定性：高效可靠的恒流源，保证LED光源的稳定和长寿;

(3)、宽电压：AC70V~260V自适应，DC11V~60V自适应，适合电压波动较大地区的需要;

(4.)适应性：-20℃～60℃环境温度下测试工作正常;

(5)、显色性：显色性≥70 Ra，同时中间色温赋予舒适的照明;

(6)、可靠性：全固体光源抗震动、抗冲击性能强;

(7)、寿命长：LED使用寿命≥5万小时，大幅减少灯具更换的人工和材料费用;

(8)、无污染：一般日光灯含有汞等有害物质，而LED灯采用半导体技术，不含任何有害物质，是一个名副其实的绿色光源;

(9)、参数自设定：用户通过简单的插拔跳线(或可调器件)，即可自行调整光敏度、红外(声控)灵敏度，延时时间等参数。

1.2、主要适用场合：

1) 太阳能光伏照明系统;

2) 建筑物楼道、走道等公共通道照明;

3) 地下车库、图书馆、博物馆、陈列馆、超市等大环境补充照明;

4) 宾馆酒店、医院及住宅等玄关、厨房、卫生间、储藏间、更衣室照明;

5) 火车汽车船舶帐篷等蓄电池供电场所照明。

二、电路原理图及各器件工作原理

2.1电路原理图

图1 电路原理图

光控灯开关的电路如图2-1虚线框内所示。VS是普通单向晶闸管，其触发信号由电阻器R和光敏电阻器RL对220V交流电的分压(忽略电灯丝电阻)得到。VD是普通二极管，主要用于防止RL两端反向电压对VS控制极的损坏。白天，环境自然光线较强，RL呈低阻值(≤2kΩ，RL两端交流电压小于VD和VS控制极的导通电压(约0.65V+0.65V=1.3V)，VS处于阻断状态，电灯H不亮;夜晚，环境自然光线变暗，RL呈高阻值(>1MΩ)，VS从RL两端获得足够触发电压而导通，H通电自动点亮。

由于每次夜幕降临电灯点亮时，灯的亮度是随着外界自然光线的减弱而逐渐由暗变最亮的，故避免了使用普通机械开关时，每次开灯瞬间比正常时大10倍以上的强电流对灯丝的冲击，有效防止了灯丝的过电流速损;另外，H工作时加在它两端的是半波脉冲电压，实测直流平均电压约99V，灯泡实际功率仅为标称功率的30%左右，这不仅节电，而且还能有效防止因夜深电网电压升高而造成的灯丝过电压速损，使得灯泡使用寿命大大延长。笔者单位厕所里的照明电灯，在使用本开关之前，每月要更换2-3只白炽灯泡，现在使用本开关一年多时间，尚未更换过一只灯泡。该开关在白天自身耗电甚微，实测总电流<22μA。

2.2 光敏电阻

图2光敏电阻

光敏电阻器(photovaristor)又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片(光敏层)内就激发出电子-空穴对，参与导电，使电路中电流增强。

光敏电阻是一种半寻体器件，利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器，做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通，驱动灵敏继电器。用继电器接通电动机。将窗帘打开。继电器可用JRX--13F灵敏继电器。其吸合电流不大于50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。　在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子-空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。

三 、电路的制作与应用

整个光控开关电路可组装在经过改造后的吊式电灯用挂线盒内，如图2所示。焊接时注意，各元件引脚均套上电工用绝缘套管，以免在使用过程中发生短路故障。RL引脚不要剪得过短，以装好后正好从原吊线出孔凸出为宜;挂线盒原有的接线桩直接用作X1、X2接线桩即成。此开关只要元器件质量保证，焊接无误，无须调试便可投入使用。

该开关适合控制标称功率≤200W的普通照明用钨丝灯泡，它的接线方法与普通机械开关相同，完全符合电工接线规范。实际安装时，只需把开关的两个接线端X1、X2不分顺序串入电灯相线(火线)一侧回路即行。但注意开关安装位置要有所讲究，应避开风雨侵蚀和灯光直射处，选择在感受自然光良好的地方用蚊钉固定。