節(jié)能燈控制器

【摘要】一種具有感光啟動(dòng)、手/自動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)送給可編程處理芯片，進(jìn)行啟動(dòng)、定時(shí)和關(guān)閉控制，最終通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)節(jié)能燈運(yùn)行。感光啟動(dòng)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(dòng)和手動(dòng)兩種方式關(guān)閉節(jié)能燈。

【關(guān)鍵詞】感光啟動(dòng)；手/自動(dòng)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(guò)我們對(duì)學(xué)校、居民區(qū)、以及各個(gè)公共場(chǎng)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(zhǎng)（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(zhǎng)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(guò)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(dòng)）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(dòng)一次應(yīng)連續(xù)點(diǎn)燃3小時(shí)。隨著每啟動(dòng)一次連續(xù)點(diǎn)燃時(shí)間的長(zhǎng)短，燈管的壽命也相對(duì)縮短。因?yàn)槊繂?dòng)一次，燈管的燈絲受高壓沖擊，啟動(dòng)時(shí)的電流是正常點(diǎn)燃時(shí)電流的2～3倍，啟動(dòng)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(dòng)。否則，不但節(jié)能燈不能很好地發(fā)揮作用，還會(huì)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(dòng)節(jié)能燈，控制節(jié)能燈點(diǎn)亮3小時(shí)后自動(dòng)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(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)送給可編程處理芯片，進(jìn)行啟動(dòng)和定時(shí)控制，最終通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)節(jié)能燈點(diǎn)亮。在感光啟動(dòng)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(dòng)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(guò)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(wú)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(jiǎn)、重量輕、造價(jià)低、沒(méi)有銅損和鐵損、過(guò)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(wú)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(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)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(duì)D1、D3和方向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對(duì)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(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)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(jí)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(dòng)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(yǔ)

節(jié)能燈控制器有益效果是感光啟動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(cè)控技術(shù)等。