【摘要】一種具有感光啟動、手/自動關(guān)閉和點(diǎn)亮?xí)r間可控功能的節(jié)能燈控制器。輸入電壓AC220V經(jīng)阻容降壓、全橋整流、電容濾波，穩(wěn)壓二極管輸出DC12V和DC5V。利用光敏三極管進(jìn)行感光，將照度信號轉(zhuǎn)化為電平信號送給可編程處理芯片，進(jìn)行啟動、定時(shí)和關(guān)閉控制，最終通過繼電器驅(qū)動節(jié)能燈運(yùn)行。感光啟動節(jié)能燈，控制節(jié)能燈點(diǎn)亮3小時(shí)，并可以增加點(diǎn)亮?xí)r間，采用自動和手動兩種方式關(guān)閉節(jié)能燈。

【關(guān)鍵詞】感光啟動；手/自動關(guān)閉和點(diǎn)亮；時(shí)間可控；節(jié)能燈控制器；高效；節(jié)能

1、引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，照明工程技術(shù)也需要配套和提高。通過我們對學(xué)校、居民區(qū)、以及各個(gè)公共場所的調(diào)查得知，目前樓道里的公共照明，部分采用白熾燈照明方案，部分采用節(jié)能燈方式。相比白熾燈，節(jié)能燈具有光效高（是普通燈泡的5倍），節(jié)能效果明顯，壽命長（是普通燈泡的8倍），使用方便等優(yōu)點(diǎn)。一盞節(jié)能燈比白熾燈節(jié)能80%，平均壽命延長8倍，熱輻射僅僅為20%。9瓦的節(jié)能燈約具有60瓦白熾燈的照明效果。

在方便使用與減少運(yùn)行成本方面，采用聲光延時(shí)控制的白熾燈照明方式，發(fā)揮過較好的效果，并在公共照明中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，聲光延時(shí)控制沿用到節(jié)能燈（不適合頻繁啟動）身上卻存在一定缺陷。節(jié)能燈壽命一般不少于3000小時(shí)，其條件是每啟動一次應(yīng)連續(xù)點(diǎn)燃3小時(shí)。隨著每啟動一次連續(xù)點(diǎn)燃時(shí)間的長短，燈管的壽命也相對縮短。因?yàn)槊繂右淮危瑹艄艿臒艚z受高壓沖擊，啟動時(shí)的電流是正常點(diǎn)燃時(shí)電流的2～3倍，啟動加速了燈絲上電子發(fā)射物質(zhì)的消耗，當(dāng)燈絲上的電子發(fā)射物質(zhì)消耗盡了，燈管的壽命也就完結(jié)了。因此使用節(jié)能燈時(shí)要盡量避免不合理的頻繁啟動。否則，不但節(jié)能燈不能很好地發(fā)揮作用，還會縮短其使用壽命，從而使成本升高。

為了克服現(xiàn)有公共照明采用聲光延時(shí)方式控制節(jié)能燈的缺點(diǎn)，提供一種節(jié)能燈控制器。該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)感光啟動節(jié)能燈，控制節(jié)能燈點(diǎn)亮3小時(shí)后自動關(guān)閉，以及根據(jù)需求增加節(jié)能燈點(diǎn)亮?xí)r間和手動關(guān)閉節(jié)能燈。

2、節(jié)能燈控制器工作原理

輸入電壓AC220V經(jīng)阻容降壓、全橋整流、電容濾波，穩(wěn)壓二極管輸出DC12V和DC5V。利用光敏三極管進(jìn)行感光，將照度信號轉(zhuǎn)化為電平信號送給可編程處理芯片，進(jìn)行啟動和定時(shí)控制，最終通過繼電器驅(qū)動節(jié)能燈點(diǎn)亮。在感光啟動節(jié)能燈的同時(shí)，可方便控制其點(diǎn)亮3小時(shí)，并能根據(jù)需求增加節(jié)能燈點(diǎn)亮?xí)r間，以及可采用手/自動兩種方式關(guān)閉節(jié)能燈。

2.1阻容降壓電路

電容變壓電路涉及以供電、變電為主體的電源設(shè)備中能分壓降壓的交流轉(zhuǎn)成直流過程中的創(chuàng)新方案，一種以電容分壓形式的配有橋式整流電路、濾波電路構(gòu)成的，電容式變壓電路特征為：串聯(lián)的無極性電容器兩端接入交流電，中間的接點(diǎn)與一接入端作為輸出端接入橋式整流，橋式整流電路的輸出端并聯(lián)濾波電容器。該技術(shù)方案在不考慮功率因數(shù)情況下可以應(yīng)用在小功率的用電器上，可以配合相關(guān)的感性負(fù)載使用，既可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)合理分布使用，也可提高電能的應(yīng)用效率，降低電器的制造成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)：電路簡、重量輕、造價(jià)低、沒有銅損和鐵損、過載能力強(qiáng)、可以補(bǔ)償現(xiàn)有電網(wǎng)的功率因數(shù)，近恒流。

但是方案實(shí)施中注意：功率因數(shù)比較低，一般情況下無功電流是有功的幾倍。初始電流非常大，剛接入電網(wǎng)時(shí)電容電路為零電路相當(dāng)于短路。

2.2全橋整流電路

橋式整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由四個(gè)整流二極管組成。

橋式整流電路的工作原理如下：u2為正半周時(shí)，對D1、D3和方向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成u2、Dl、RL、D3通電回路，在R上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，u2為負(fù)半周時(shí)，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成U2、D2、RL、D4通電回路，同樣在RL上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。如此重復(fù)下去，結(jié)果在RL，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。

2.3濾波電路

濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。

2.3穩(wěn)壓電路

由限流電阻Rs和穩(wěn)壓二極管Dz組成。輸出端電壓u0=uz=ui-Rs×i當(dāng)輸入電壓ui或輸出電流I0在一定范圍內(nèi)升高或降低時(shí)，具有穩(wěn)壓特性的Dz上的電壓保持不變。

3、節(jié)能燈控制器硬件電路設(shè)計(jì)

4、結(jié)束語

節(jié)能燈控制器有益效果是感光啟動節(jié)能燈的同時(shí)，可方便控制其點(diǎn)亮3小時(shí)，并能根據(jù)需求增加節(jié)能燈點(diǎn)亮?xí)r間，以及可采用手/自動兩種方式關(guān)閉節(jié)能燈。所用元器件數(shù)量少，可靠性高，制造與維修容易，成本較低。

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作者簡介

楊振東，男（1979-），實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)殡姎夤?jié)能、電氣防爆，測控技術(shù)等。