一種基于LED的通用型智能開關設計

1.引言

隨著中國經濟和社會的發展，照明用電量已占總用電量的10%~12%,照明節能已經成為當今節能環保的重要方面。照明節能的目的是在保證照明尺度和照明質量的前提下，力求減少照明系統中的能量損失，最有效地利用電能。

主流的照明節能技術包括節能照明光源(如LED照明)和節能電路(如調光電路、節能開關)兩方面，而將這兩方面技術綜合應用則是照明節能技術的新趨勢。在我國，LED照明設備發展前景良好，但現有的節能電路技術普遍存在以下兩個不足：

(1)調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)節能電路比較復雜，安裝相關設備時需要對室內或其他應用場所原有的照明系統做較大改造，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照明設備，采用模擬和數字電路中常用的簡單元器件，設計并實現了一種低成本、小型化、環保節能、易安裝維修的通用型智能開關。

2.系統電路及工作原理

2.1 工作原理

本文設計的LED智能開關主要包含兩大部分：智能控制電路和智能調光電路，如圖1所示。

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

2.2 智能控制電路

智能控制電路能夠根據使用者所設定的亮度自動開、關燈，其C、D接口(參見圖1)接入的電路主要由LM339以及74LS02構成，具體如圖3所示。

其中，R6的阻值大小可以根據不同環境設置開關的靈敏度，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通、關斷;調節調節旋鈕1可以設定連續的開、關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)的導通和截止來控制照明設備變亮和熄滅，其工作原理如圖4所示。