声光双控节能灯项目设计方案

声光双控节能灯项目设计方案

1.1课题研究的目的和意义

研究的目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能够进一步地了解照明灯，而不是仅局限与课本知识以。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高,为现代教育科学尽一份力量！

研究的意义：用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点，适合于各种楼房走廊的照明设备。降低能耗、节约能源、注重环保是当今世界的主潮流，高能耗且会加剧温室效应的白炽灯越来越不受欢迎。继公布“欧盟后年封杀白炽灯”的时间表后，世界各地陆续抛弃白炽灯已成定局，环保型节能荧光灯是白炽灯的替代者。

节能荧光灯VS白炽灯，胜券在握已无悬念，但楼道照明却限制了荧光灯的使用，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响荧光灯的使用寿命，所以声光控白炽灯在楼道照明领域得到广泛应用。1.2国外概况

由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一。照明器材行业属一般性竞争行业，是我国轻工业对外开放较早的行业之一。自从我国加入WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国产销领域，使得国竞争国际化。努力增加节能光源和不同档次、花样、不同用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点。我国照明器材行业将面临着前所未有的机遇和挑战，而由此带来的巨大商业利益也成为一些企业瞩目的焦点。

生产企业适应新标准的要求，为各类照明场所提供相应的产品。从国际市场分析，虽然我们的出口逐年大幅度增长，但我国大部分产品在国际市场仍属中低档水平，去过法兰克福的人都有体会，我们的产品与国际先进水平相比还存在较大差距。另外，如果大量劣质低价产品出口，还会遭遇反倾销诉讼，从而影响全

行业出口，因此我们仍要大声疾呼，质量是企业的生命。我国目前已成为世界照明电器产品生产大国，我们的目标是要成为照明电器产品生产强国，我们与发达国家在照明电器产品的质量、档次、生产工艺、设备、材料以及新产品开发能力等方面均存在明显差距。看到我们取得成绩的同时，也能清醒地认识我们存在的差距，才能不断地进步。

据中国照明学会调查资料表示：中国目前使用节能灯的家庭有一亿户，使用节能灯的酒店及公共场所更是多得难以统计；全国每年单节能灯市场的总额在120亿以上，同时每年城市化的进程在以6%的速度增长。据国家电光源质量监督检验中心介绍，我国已成为世界最大的节能灯生产国和出口国，生产的节能灯质量逐年稳步提高。2005年以来节能灯质量抽查产量合格率达到80％以上。消费者使用节能灯既节能又省钱。

美国、法国、荷兰、英国、意大利等国家从上世纪90年代起，纷纷制订出相关的扶持政策，用于推广节能灯等节能产品。仅美国环保局从1991年开始实施绿色照明计划以来，就投资了10多亿美元用于推广高效照明产品。美国能源部研究认为，节能灯的新科技也能令公司雇员提供生产效率，这是因为雇员能把光效调校至他们觉得舒服的等级。研究指出，节能灯能减少雇员眼部疲劳和头疼的发生率。这也构成商业机构乐于更新换代照明系统的另一个原因。可见节能灯在国外都有着重大的发展和重要的作用。

1.3 设计思路及优缺点

本次毕业设计中我所设计的题目是“声光双控节能灯的设计”。这是一种声音和光照双控照明灯，它可以广泛用于楼梯、过道、库房的场合。本设计是一种基于数字集成电路的声光双控灯的设计，电路主要由电源电路、信号放大整形电路、延时处理电路单稳态电路组成。白天光照好，不管过路者发出多大声音，都不会是灯泡发亮。夜晚光暗，电路的拾音器只要检测到有猝发声响，就会自动亮为行人照明，过几分钟后又自动熄灭，节能节电。声光双控节能灯具有体积小、外形美观、制作容易、工作可靠等优点。该设计的缺陷是电路稍显复杂，并且该设计在接入节能灯后，因为节能灯不能频繁启动，容易造成节能灯寿命减少。节能灯适合接入采用继电器作为输出器件的声光控开关。

2设计方案论证

2.1题目分析

本电路系统对220V交流电压进行整流，输出DC9V电压提供给声控、光控及延时电路，由这三部分电路控制灯泡自动亮灭。如图2-1所示：

图2-1 本设计系统框图

2.2设计方案

方案一：电路图如图2-2所示：

图2-2 方案一原理图

原理分析：

当有声音信号时，驻极体话筒MIC将声音信号接收后经VT1放大，再经整流电路转变为电压信号。当有光照照在光敏电阻RGM上时，其阻值变小，对直流控制电压衰减很大，导致VT2、VT3和R7、VD3组成的电子开关截止。而C4中无电荷，使单向可控硅MCR处于截止状态，灯泡不亮。

→[结论1]有声音有光时，灯泡不亮。

同理：当有声音信号传入而又无光照射在光敏电阻RGM 时，RGM阻值很大，对直流控制电压衰减很小。VT2、VT3和R7、VD3组成的电子开关导通，使C4充电。由于充满电时间很迅速，C4充满电荷后通过R8 把直流触发电压加到MCR

控制端，MCR导通，灯泡点亮。当C4中电荷放至零时，MCR回复截止状态，灯熄灭。

→[结论2]有声音无光时，灯泡亮。

当灯泡点亮过程中有新的声源出现时，C4会重新充电后重新放电，即重新计算点亮时间。如果需要改变灯亮时长，只需更改C4或者R8的参数即可。

方案二：电路图如图2-3所示：

图2-3 方案二原理图

原理分析：

声光控延时开关的电路原理图如图2-3所示。电路中的主要元器件是使用了

数字集成电路CD4011，其部含有4个独立的与非门D1～D4，使电路结构简单，工

作可靠性高。

当声音信号(脚步声、掌声等)由驻极体话筒BM接收并转换成电信号，经C1

耦合到V T的基极进行电压放大，放大的信号送到CD4011中的与非门D2的2脚，R

、R7是V T的偏置电阻，C2是电源滤波电容。

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为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻R G等元件组成

光控电路，R5和R G组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，R

两端的电压高，即为高电平期间t=2πR8C3，改变R8或C3的值，可改变延时时G

间，满足不同目的。CD4011中的D3和D4构成两级整形电路，将方波信号进行整

形。当C3充电到一定电平时，信号经与非门D3、D4后输出为高电平，使单向可控

硅导通，电子开关闭合；C3充满电后只向R8放电，当放电到一定电平时，经与非

门D3、D4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电

子开关由开到关的过程。

二极管VD1～VD4将220V交流进行桥式整流，变成脉动直流电，又经R1降压，C

滤波后即为电路的直流电源，为BM、V T、IC芯片等供电。

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