一種基于LED的通用型智能開關(guān)設(shè)計

1.引言

隨著中國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，照明用電量已占總用電量的10%~12%,照明節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的重要方面。照明節(jié)能的目的是在保證照明尺度和照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中的能量損失，最有效地利用電能。

主流的照明節(jié)能技術(shù)包括節(jié)能照明光源(如LED照明)和節(jié)能電路(如調(diào)光電路、節(jié)能開關(guān))兩方面，而將這兩方面技術(shù)綜合應(yīng)用則是照明節(jié)能技術(shù)的新趨勢。在我國，LED照明設(shè)備發(fā)展前景良好，但現(xiàn)有的節(jié)能電路技術(shù)普遍存在以下兩個不足：

(1)調(diào)光電路大多由單片機等芯片組成，成本較高，不利于安裝和取代原有的電路;

(2)節(jié)能電路比較復(fù)雜，安裝相關(guān)設(shè)備時需要對室內(nèi)或其他應(yīng)用場所原有的照明系統(tǒng)做較大改造，安裝及維修成本較高，實施難度較大。

針對上述缺點，本文面向LED照明設(shè)備，采用模擬和數(shù)字電路中常用的簡單元器件，設(shè)計并實現(xiàn)了一種低成本、小型化、環(huán)保節(jié)能、易安裝維修的通用型智能開關(guān)。

2.系統(tǒng)電路及工作原理

2.1 工作原理

本文設(shè)計的LED智能開關(guān)主要包含兩大部分：智能控制電路和智能調(diào)光電路，如圖1所示。

智能控制電路接口C、D接入的是可以根據(jù)光照強度控制開與關(guān)的控制電路，控制主要由晶閘管D1、D2完成;智能調(diào)光電路接口A、B接入的是可以隨光照強度改變晶閘管導(dǎo)通角的控制電路。智能開關(guān)的工作原理見圖2所示。

2.2 智能控制電路

智能控制電路能夠根據(jù)使用者所設(shè)定的亮度自動開、關(guān)燈，其C、D接口(參見圖1)接入的電路主要由LM339以及74LS02構(gòu)成，具體如圖3所示。

其中，R6的阻值大小可以根據(jù)不同環(huán)境設(shè)置開關(guān)的靈敏度，而LM339主要比較R5兩端的電壓是否在光敏電阻兩端電壓和R6兩端的電壓之間;74LS02主要將比較的結(jié)果裝換為高低電平，進而通過三極管和繼電器來控制晶閘管的導(dǎo)通、關(guān)斷;調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)旋鈕1可以設(shè)定連續(xù)的開、關(guān)燈所達到的亮度界限。智能控制電路主要是通過控制晶閘管D1和D2(參見圖1)的導(dǎo)通和截止來控制照明設(shè)備變亮和熄滅，其工作原理如圖4所示。