图解调光电路的工作原理

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应用晶闸管可以实现无级调光。晶闸管调光的基本原理是,通过改变触发脉冲的时间来改变晶闸管的导通角,从而改变了实际通过晶闸管的交流电的平均电压,达到改变照明灯亮度的目的。

单向晶闸管调光电路

图2-13所示为采用单向晶闸管的调光电路。交流电由整流二极管VD1~VD4变换为脉动直流电,单向晶闸管VS接在脉动直流电回路,控制通过照明灯的交流电。

图2-13 单向晶闸管调光电路

接通电源开关S后,V交流电源经VD1~VD4极性变换后,无论正半周还是负半周,都是从上到下正向通过单向晶闸管VS。正是有了极性变换电路,才能够用单向晶闸管控制交流电。

电源在每个半周开始时经过R1、RP向C1充电。当C1上所充电压达到单向晶闸管VS的控制极触发电压时,VS导通,沟通了照明灯EL的交流电源回路,照明灯EL点亮。R2是触发电阻,C2是抗干扰电容。

在每个半周结束时(即交流电过零时)单向晶闸管VS截止,切断照明灯EL的交流电源回路,照明灯EL熄灭。由于V交流电具有个半周(50Hz),同时白炽灯泡具有一定的热惰性,所以看起来照明灯EL是一直亮着的。

从每个半周开始到晶闸管VS被触发的时间,就是C1的充电时间。调节电位器RP可改变C1的充电时间常数,即改变VS的导通角,如图2-14所示。

图2-14 导通角示意图

减小电位器RP的阻值,晶闸管VS导通角增大,通过照明灯EL的平均电压增大,灯光亮度增强。增大电位器RP的阻值,晶闸管VS导通角减小,通过照明灯EL的平均电压减小,灯光亮度减弱。RP一般采用带开关电位器,并使开关S刚打开时RP处于最大阻值。这样,在使用中打开开关时灯光微亮,然后再逐步调亮,效果较好。

双向晶闸管调光电路

图2-15所示为采用双向晶闸管的调光电路。VS为双向晶闸管,VD为双向触发二极管。调节电位器RP可改变双向晶闸管VS的导通角,从而达到调光的目的。

图2-15 双向晶闸管调光电路

双向晶闸管是一种交流型功率控制器件,可以控制双向导通,因此可以直接接在照明灯EL的交流回路中。与单向晶闸管调光电路相比,双向晶闸管调光电路省去了4个整流二极管组成的极性变换电路,电路更加简洁,体积更小,成本更低。

低压石英灯调光电路

石英灯是一种时尚灯具,大都采用12V石英灯泡,具有亮度高、功耗小、寿命长和安全的特点。图2-16所示为低压石英灯调光电路,可以控制石英灯的亮度在微亮到全亮之间连续可调。

图2-16 低压石英灯调光电路

电路中,VS为单向晶闸管,VD5为触发二极管,EL为12V石英灯泡,T为电源变压器。电阻R1、电位器RP和电容C1构成定时电路,与VD5一起产生触发电压UG。

接通电源后,变压器T次级的12V、50Hz交流电压经二极管VD1~VD4桥式整流为Hz的脉动电流,每个半周开始时通过R1、RP向C1充电,由于充电电流很小,不足以使石英灯EL发光。

随着时间的推移,当C1上所充电压达到VD5的导通电压时,VD5导通输出一个触发电压UG,使单向晶闸管VS导通,石英灯EL发光。当交流电压过零时晶闸管关断,下一个半周开始时重复以上过程。

图2-17所示为电路工作波形示意图,图中“t”为充电时间。当(R1+RP)的阻值较小时,充电时间t较短,晶闸管VS的导通角较大,石英灯EL上获得电压较大,发光较亮。当(R1+RP)的阻值较大时,充电时间t较长,晶闸管VS的导通角较小,石英灯EL上获得电压较小,发光较暗。调节电位器RP即可改变晶闸管的导通角,从而达到调光的目的。

图2-17 调光电路工作波形

红外遥控调光开关

红外遥控调光开关通过遥控器即可控制照明灯的开、关和灯光的明、暗变化,并具有记忆功能。红外遥控调光开关包括开关主体和遥控器两部分。

红外遥控器电路如图2-18所示,发射电路采用专用集成电路TC(IC4),其内部包含编码、振荡、分频、调制、放大等单元电路。SB1~SB4为4个遥控按键,可以分别控制4盏灯。当按下某一按键时,IC4便进行相应的编码并调制到38kHz的载频上,经VT2放大后驱动红外发光二极管VD6发出红外遥控信号。

图2-18 红外遥控器电路

开关主体电路如图2-19所示,接收电路采用集成红外接收头(IC1)和与IC4相配套的解码集成电路TC(IC2)。遥控器发出的红外信号由IC1接收、VT1放大后,进入IC2解码得到控制信号。

图2-19 开关主体电路

IC3为调光控制集成电路LS,内部集成有逻辑控制器、锁相环路、亮度存储器、数字比较器等,具有开、关和灯光亮度调节功能。当IC2输出的控制信号经S1、VD1加至IC3时,IC3便产生相应的触发信号经VD2使双向晶闸管VS导通、截止或改变导通角,以达到控制电灯开关或调光的目的。

SB为手动控制按键。S1为遥控通道设定开关,如用一个遥控器控制4盏灯,则应将4个开关主体电路中的S1分别拨向不同的位置。安装时,用调光开关主体直接取代原有的电灯开关即可。

使用时,按一下遥控器上的按键(小于0.4s),照明灯泡即亮;再按一下,灯泡即灭。按住按键不放(大于0.4s),灯泡将会由亮渐暗再由暗渐亮地循环变化,在达到所需亮度时松开按键即可。此亮度会被电路记忆,下次打开电灯时即为此亮度。

自动调光电路

自动调光电路能够根据环境光的强弱,自动调节照明灯的亮度,属于一种灯光自动控制电路,晶体闸流管构成了控制的主体。

图2-20所示为自动调光电路,单向晶闸管VS构成主控电路,光敏二极管VD6、晶体管VT1和VT2等构成光控电路,单结晶体管V等构成触发电路,二极管VD1~VD4构成桥式整流电路。

图2-20 自动调光电路

照明灯EL电源回路的交流V电压,经VD1~VD4桥式整流后成为直流脉动电压,正向加在单向晶闸管VS两端。晶闸管VS导通时,照明灯EL有电流流过而点亮。晶闸管VS的导通角不同,照明灯EL流过的电流大小也不同,灯光亮度也就不同。这就是一般的调光原理。

自动调光电路的特点在于,晶闸管VS控制极的触发脉冲,来自光控触发电路。光敏二极管VD6接在晶体管VT1基极,用于感知环境光的变化,并通过单结晶体管V调整触发脉冲的时延,改变晶闸管VS的导通角,实现自动调光的目的。

环境光越强,VD6的光电流越大,VT1的集电极电流也越大,使VT2的基极电位升高,其集电极电流变小(VT1和VT2是PNP管),使得电容C的充电电流变小、充电时间延长,导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上后移,晶闸管VS导通角变小,照明灯EL两端的平均电压降低,亮度减弱。

环境光越弱,VD6的光电流越小,VT1的集电极电流也越小,VT2的集电极电流变大,使得电容C的充电电流变大、充电时间缩短,导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上前移,晶闸管VS导通角变大,照明灯EL两端的平均电压提高,亮度增强。

稳压二极管VD5的作用,是稳定光控触发电路的工作电压,使整个电路工作更加稳定可靠。




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