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【摘要】一种具有感光启动、手/自动关闭和点亮时间可控功能的节能灯控制器。输入电压AC220V经阻容降压、全桥整流、电容滤波，稳压二极管输出DC12V和DC5V。利用光敏三极管进行感光，将照度信号转化为电平信号送给可编程处理芯片，进行启动、定时和关闭控制，最终通过继电器驱动节能灯运行。感光启动节能灯，控制节能灯点亮3小时，并可以增加点亮时间，采用自动和手动两种方式关闭节能灯。
【关键词】感光启动；手/自动关闭和点亮；时间可控；节能灯控制器；高效；节能
1、引言
随着城市建设的快速发展，照明工程技术也需要配套和提高。通过我们对学校、居民区、以及各个公共场所的调查得知，目前楼道里的公共照明，部分采用白炽灯照明方案，部分采用节能灯方式。相比白炽灯，节能灯具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），使用方便等优点。一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍，热辐射仅仅为20%。9瓦的节能灯约具有60瓦白炽灯的照明效果。
在方便使用与减少运行成本方面，采用声光延时控制的白炽灯照明方式，发挥过较好的效果，并在公共照明中得到了广泛的应用。但是，声光延时控制沿用到节能灯（不适合频繁启动）身上却存在一定缺陷。节能灯寿命一般不少于3000小时，其条件是每启动一次应连续点燃3小时。随着每启动一次连续点燃时间的长短，灯管的寿命也相对缩短。因为每启动一次，灯管的灯丝受高压冲击，启动时的电流是正常点燃时电流的2～3倍，启动加速了灯丝上电子发射物质的消耗，当灯丝上的电子发射物质消耗尽了，灯管的寿命也就完结了。因此使用节能灯时要尽量避免不合理的频繁启动。否则，不但节能灯不能很好地发挥作用，还会缩短其使用寿命，从而使成本升高。
为了克服现有公共照明采用声光延时方式控制节能灯的缺点，提供一种节能灯控制器。该控制器能够实现感光启动节能灯，控制节能灯点亮3小时后自动关闭，以及根据需求增加节能灯点亮时间和手动关闭节能灯。
2、节能灯控制器工作原理
输入电压AC220V经阻容降压、全桥整流、电容滤波，稳压二极管输出DC12V和DC5V。利用光敏三极管进行感光，将照度信号转化为电平信号送给可编程处理芯片，进行启动和定时控制，最终通过继电器驱动节能灯点亮。在感光启动节能灯的同时，可方便控制其点亮3小时，并能根据需求增加节能灯点亮时间，以及可采用手/自动两种方式关闭节能灯。
2.1阻容降压电路
电容变压电路涉及以供电、变电为主体的电源设备中能分压降压的交流转成直流过程中的创新方案，一种以电容分压形式的配有桥式整流电路、滤波电路构成的，电容式变压电路特征为：串联的无极性电容器两端接入交流电，中间的接点与一接入端作为输出端接入桥式整流，桥式整流电路的输出端并联滤波电容器。该技术方案在不考虑功率因数情况下可以应用在小功率的用电器上，可以配合相关的感性负载使用，既可以改善电网的功率因数合理分布使用，也可提高电能的应用效率，降低电器的制造成本，取得良好的经济效益。该技术方案的优点：电路简、重量轻、造价低、没有铜损和铁损、过载能力强、可以补偿现有电网的功率因数，近恒流。
但是方案实施中注意：功率因数比较低，一般情况下无功电流是有功的几倍。初始电流非常大，刚接入电网时电容电路为零电路相当于短路。
2.2全桥整流电路
桥式整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由四个整流二极管组成。
桥式整流电路的工作原理如下：u2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成u2、Dl、RL、D3通电回路，在R上形成上正下负的半波整流电压，u2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成U2、D2、RL、D4通电回路，同样在RL上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在RL，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。
2.3滤波电路
滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
2.3稳压电路
由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。输出端电压u0=uz=ui-Rs×i当输入电压ui或输出电流I0在一定范围内升高或降低时，具有稳压特性的Dz上的电压保持不变。
3、节能灯控制器硬件电路设计
4、结束语
节能灯控制器有益效果是感光启动节能灯的同时，可方便控制其点亮3小时，并能根据需求增加节能灯点亮时间，以及可采用手/自动两种方式关闭节能灯。所用元器件数量少，可靠性高，制造与维修容易，成本较低。
参考文献
[1]GB 50034—2004.建筑照明设计标准[S].
[2]徐华.浅谈照明控制节能[J].智能建筑与城市信息，2007（10）：94-97.
[3]刘坚.住宅建筑节能自熄开关的选择与应用[J].山西建筑，2010，1（36-1）：192-193.
[4]王玉卿，王浩然.公共建筑照明、控制与节能概论[J].智能建筑电气技术，2012，2（6-1）：64-66.
[5]童建勋.公司照明系统节能改造研究[J].安徽冶金科技职业学院学报，2013，7（23-3）：44-47.
作者简介
杨振东，男（1979-），实验师，研究方向为电气节能、电气防爆，测控技术等。
【关键词】感光启动；手/自动关闭和点亮；时间可控；节能灯控制器；高效；节能
1、引言
随着城市建设的快速发展，照明工程技术也需要配套和提高。通过我们对学校、居民区、以及各个公共场所的调查得知，目前楼道里的公共照明，部分采用白炽灯照明方案，部分采用节能灯方式。相比白炽灯，节能灯具有光效高（是普通灯泡的5倍），节能效果明显，寿命长（是普通灯泡的8倍），使用方便等优点。一盏节能灯比白炽灯节能80%，平均寿命延长8倍，热辐射仅仅为20%。9瓦的节能灯约具有60瓦白炽灯的照明效果。
在方便使用与减少运行成本方面，采用声光延时控制的白炽灯照明方式，发挥过较好的效果，并在公共照明中得到了广泛的应用。但是，声光延时控制沿用到节能灯（不适合频繁启动）身上却存在一定缺陷。节能灯寿命一般不少于3000小时，其条件是每启动一次应连续点燃3小时。随着每启动一次连续点燃时间的长短，灯管的寿命也相对缩短。因为每启动一次，灯管的灯丝受高压冲击，启动时的电流是正常点燃时电流的2～3倍，启动加速了灯丝上电子发射物质的消耗，当灯丝上的电子发射物质消耗尽了，灯管的寿命也就完结了。因此使用节能灯时要尽量避免不合理的频繁启动。否则，不但节能灯不能很好地发挥作用，还会缩短其使用寿命，从而使成本升高。
为了克服现有公共照明采用声光延时方式控制节能灯的缺点，提供一种节能灯控制器。该控制器能够实现感光启动节能灯，控制节能灯点亮3小时后自动关闭，以及根据需求增加节能灯点亮时间和手动关闭节能灯。
2、节能灯控制器工作原理
输入电压AC220V经阻容降压、全桥整流、电容滤波，稳压二极管输出DC12V和DC5V。利用光敏三极管进行感光，将照度信号转化为电平信号送给可编程处理芯片，进行启动和定时控制，最终通过继电器驱动节能灯点亮。在感光启动节能灯的同时，可方便控制其点亮3小时，并能根据需求增加节能灯点亮时间，以及可采用手/自动两种方式关闭节能灯。
2.1阻容降压电路
电容变压电路涉及以供电、变电为主体的电源设备中能分压降压的交流转成直流过程中的创新方案，一种以电容分压形式的配有桥式整流电路、滤波电路构成的，电容式变压电路特征为：串联的无极性电容器两端接入交流电，中间的接点与一接入端作为输出端接入桥式整流，桥式整流电路的输出端并联滤波电容器。该技术方案在不考虑功率因数情况下可以应用在小功率的用电器上，可以配合相关的感性负载使用，既可以改善电网的功率因数合理分布使用，也可提高电能的应用效率，降低电器的制造成本，取得良好的经济效益。该技术方案的优点：电路简、重量轻、造价低、没有铜损和铁损、过载能力强、可以补偿现有电网的功率因数，近恒流。
但是方案实施中注意：功率因数比较低，一般情况下无功电流是有功的几倍。初始电流非常大，刚接入电网时电容电路为零电路相当于短路。
2.2全桥整流电路
桥式整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由四个整流二极管组成。
桥式整流电路的工作原理如下：u2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成u2、Dl、RL、D3通电回路，在R上形成上正下负的半波整流电压，u2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成U2、D2、RL、D4通电回路，同样在RL上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在RL，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。
2.3滤波电路
滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。
2.3稳压电路
由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。输出端电压u0=uz=ui-Rs×i当输入电压ui或输出电流I0在一定范围内升高或降低时，具有稳压特性的Dz上的电压保持不变。
3、节能灯控制器硬件电路设计
4、结束语
节能灯控制器有益效果是感光启动节能灯的同时，可方便控制其点亮3小时，并能根据需求增加节能灯点亮时间，以及可采用手/自动两种方式关闭节能灯。所用元器件数量少，可靠性高，制造与维修容易，成本较低。
参考文献
[1]GB 50034—2004.建筑照明设计标准[S].
[2]徐华.浅谈照明控制节能[J].智能建筑与城市信息，2007（10）：94-97.
[3]刘坚.住宅建筑节能自熄开关的选择与应用[J].山西建筑，2010，1（36-1）：192-193.
[4]王玉卿，王浩然.公共建筑照明、控制与节能概论[J].智能建筑电气技术，2012，2（6-1）：64-66.
[5]童建勋.公司照明系统节能改造研究[J].安徽冶金科技职业学院学报，2013，7（23-3）：44-47.
作者简介
杨振东，男（1979-），实验师，研究方向为电气节能、电气防爆，测控技术等。