一种基于LED的通用型智能开关设计

1.引言

随着中国经济和社会的发展，照明用电量已占总用电量的10%~12%,照明节能已经成为当今节能环保的重要方面。照明节能的目的是在保证照明尺度和照明质量的前提下，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。

主流的照明节能技术包括节能照明光源(如LED照明)和节能电路(如调光电路、节能开关)两方面，而将这两方面技术综合应用则是照明节能技术的新趋势。在我国，LED照明设备发展前景良好，但现有的节能电路技术普遍存在以下两个不足：

(1)调光电路大多由单片机等芯片组成，成本较高，不利于安装和取代原有的电路;

(2)节能电路比较复杂，安装相关设备时需要对室内或其他应用场所原有的照明系统做较大改造，安装及维修成本较高，实施难度较大。

针对上述缺点，本文面向LED照明设备，采用模拟和数字电路中常用的简单元器件，设计并实现了一种低成本、小型化、环保节能、易安装维修的通用型智能开关。

2.系统电路及工作原理

2.1 工作原理

本文设计的LED智能开关主要包含两大部分：智能控制电路和智能调光电路，如图1所示。

智能控制电路接口C、D接入的是可以根据光照强度控制开与关的控制电路，控制主要由晶闸管D1、D2完成;智能调光电路接口A、B接入的是可以随光照强度改变晶闸管导通角的控制电路。智能开关的工作原理见图2所示。

2.2 智能控制电路

智能控制电路能够根据使用者所设定的亮度自动开、关灯，其C、D接口(参见图1)接入的电路主要由LM339以及74LS02构成，具体如图3所示。

其中，R6的阻值大小可以根据不同环境设置开关的灵敏度，而LM339主要比较R5两端的电压是否在光敏电阻两端电压和R6两端的电压之间;74LS02主要将比较的结果装换为高低电平，进而通过三极管和继电器来控制晶闸管的导通、关断;调节调节旋钮1可以设定连续的开、关灯所达到的亮度界限。智能控制电路主要是通过控制晶闸管D1和D2(参见图1)的导通和截止来控制照明设备变亮和熄灭，其工作原理如图4所示。