光控照明电路的设计解析

陕西航空职业技术学院

毕业设计（论文）

论文题目：光控照明电路的设计

所属系部：电子工程学院

指导老师：职称：高级讲师

学生姓名：班级、学号:

专业：电气自动化技术

年月日

陕西航空职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

题目：光控照明电路的设计

任务与要求：

能对周围的光线做出反应，即当周围的光线较弱（以人的感

官为主）时；能自动打开照明装置，当周围的光线较强时自动

关闭照明装置；能控制功率为1000W的照明装置。

时间：年月日至年月日

所属系部：电子工程学院

学生姓名：学号：

专业：电气自动化技术

指导单位或教研室：电子技术教研室

指导教师：职称：

年月日

摘要

对采用光敏二极管和照明控制继电器为基本元件组成的照明光控制电路进行了研究。光控照明电路，能根据光照的强弱自动调节灯光的亮暗程度，具有灵敏、低耗、性能稳定、使用寿命长、节能等特点。介绍了其电路组成、工作原理和参数设计。关键词：光敏二极管、继电器

目录

目录 (4)

1 绪论 (4)

2 毕业设计的题目与要求 (5)

3 设计方案 (7)

1方案一：光控电子开关 (7)

2方案二：光敏电阻 (8)

3方案三：光敏电阻 (9)

4 电路设计 (12)

结束语 (16)

谢辞 (17)

参考文献 (18)

1 绪论

随着我国经济的迅猛发展，国民对电能的使用日益提高，于此而来的就是电能的浪费。目前国内路灯照明光源一般采用高压钠灯、高压汞灯和金属卤化物灯。常出现开得早，关灯晚；或者开灯晚，关灯早的现象。不仅造成巨大的电能浪费、影响人们的日常生活，而且由于不及时开灯，一些交通事故频频发生，给国民经济带来一大笔不必要的损失，更是损害了我们的人身安全、财产安全，甚至一些小的街道黑灯瞎火的街道会出现抢劫等犯罪现象，由此小小的路灯引发的一系列连锁效应导致损害一个城市的城市形象、影响了社会治安和交通安全，从而影响了城市的投资环境。总之，随着城市改造步伐的加快，基础设施的建设越加的完善，无论是大的国道、高速，还是小的马路、街道，大大小小的路灯是必不可少的，调查结果表明，街道路灯用电情况已经大到不容我们忽视的地步，现有的路灯管理方式方法已远远不能满足城市道路发展与管理的需求，必须依靠现代化的高科技管理手段。为了城市安全起见，我们必须对这些公共路灯做些现代化的管理和规划。与此同时，光控照明开关的发明与使用就显得十分重要本文基于光敏电阻的基本原理，设计了一个基于光控照明开关的路灯自动控制系统，白天有光照时，路灯熄灭，夜幕降临时光照较小或者没光照时，照明等自动打开，实现了路灯的智能控制。

3 设计方案

1方案一：光控电子开关

光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。

工作原理：电路如上图所示，220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。

安装与调试：安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间

灯光的直接照射。调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。

2方案二：光敏电阻

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些材料在特定波长的光照射下，产生载流子参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻电路图

3方案三：光敏二极管

光敏三极管和普通三极管相似，也有电流放大作用，只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制，同时也受光辐射的控制。光敏二极管，超毅电子供应。

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

光敏二极管、光敏三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光敏二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。光敏三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。光敏三极管因输入