詳解照明燈開關電路的工作原理

照明燈開關電路的功能是控制照明燈的開與關，特點是用電子電路取代簡單的機械開關，使得照明控制更方便、更快速、更智能、更節電。

輕觸檯燈開關

圖2-1所示為輕觸檯燈開關電路，「開」和「關」為兩個輕觸按鈕開關SB 1 和SB 2 ，時基電路IC完成控制功能，單向晶閘管VS構成無觸點直流開關，控制檯燈EL的點亮與否。

圖2-1　輕觸檯燈開關電路

時基電路IC構成RS型雙穩態觸發器。雙穩態觸發器的特點是具有兩個穩定的狀態，並且在外加觸發信號的作用下，可以由一種穩定狀態轉換為另一種穩定狀態。在沒有外加觸發信號時，現有狀態將一直保持下去。

當按下「開」輕觸按鈕開關SB 1 時，時基電路IC的第2腳被接地，即在RS觸發器的置「1」輸入端加上一個「0」電平觸發脈衝，電路被置「1」，輸出端(第3腳)輸出為高電平，經 R 3 加至單向晶閘管VS的控制極，觸發VS導通，檯燈點亮。

當按下「關」輕觸按鈕開關SB 2 時，時基電路IC的第6腳被接+ V CC ，即在RS觸發器的置「0」輸入端加上一個「1」電平觸發脈衝，電路被置「0」，輸出端(第3腳)輸出為「0」，單向晶閘管VS失去觸發信號，在交流電過零時截止，檯燈熄滅。

晶體二極體VD 1 ～VD 4 構成橋式整流電路，為控制電路提供直流電源，並使得單向晶閘管可以控制檯燈的交流迴路。VD 5 起隔離作用，其左側因為有 C 1 濾波而為時基電路IC提供平穩的直流電壓，其右側為脈動電壓保證晶閘管VS可以在過零時截止。VD 6 與VD 7 的作用是墊高VS的管壓降，確保在VS導通時IC仍能得到一定的工作電壓。

觸摸開關電路

圖2-2所示為觸摸開關電路。該觸摸開關具有延時功能，可應用於樓道、走廊等公共部位的照明燈節電控制。行人用手觸摸一下開關，照明燈即點亮，並在數十秒後自動熄滅。電路圖分析如下。

圖2-2　觸摸開關電路

(1)電路結構

觸摸開關的控制核心是RS觸發器集成電路CD4043，它是或非門結構的RS觸發器，在這裡接成單穩態工作模式。X為金屬觸摸觸點， R 3 與 C 1 構成阻容延時電路，單向晶閘管VS、整流橋VD 4 ～VD 7 等構成執行電路，在RS觸發器輸出信號的作用下控制照明燈EL的亮與滅。

(2)工作原理

當人體接觸到金屬觸摸接點X時，人體感應電壓經 R 1 加至觸發器的S端(置「1」輸入端)，其中的正脈衝使觸發器置「1」，輸出端 Q =1(高電平)，通過 R 4 使單向晶閘管VS導通，照明燈EL點亮。

同時，輸出端 Q 的高電平經 R 3 向 C 1 充電， C 1 上電壓逐步上升。當 C 1 上電壓達到 R 輸入端的閾值時，觸發器被置「0」，輸出端 Q =0，單向晶閘管VS在交流電過零時關斷，照明燈EL熄滅。

照明燈EL點亮的時間 T W 由延時電路 R 3 與 C 1 的取值決定， T W =0.69 R 3 C 1 ，本電路中延時時間約為32s。二極體VD 1 的作用是當延時結束 Q =0時，將 C 1 上的電荷迅速放掉，為下一次觸發做好準備。 R 1 為隔離電阻，以保證觸摸接點的安全性。

如需要改變照明燈EL點亮的時間，可以通過改變 R 3 或 C 1 的大小來實現，增大 R 3 或 C 1 則亮燈時間加長，減小 R 3 或 C 1 則亮燈時間縮短。

(3)電源電路

二極體整流橋VD 4 ～VD 7 的作用是，無論交流220V市電的相線(火線)與零線怎樣接入電路，都能保證控制電路正常工作。

整流二極體VD 3 、降壓電阻 R 5 、濾波電容 C 3 和穩壓二極體VD 2 組成電源電路，將交流220V市電直接整流為+9V電源供控制電路工作。

門控電燈開關

夜晚回家，打開門後要摸黑找電燈開關，很不方便。門控電燈開關可以解決這些不便，在夜晚回家打開門後，室內電燈立即自動點亮。

圖2-3所示為門控電燈開關電路圖，由雙向晶閘管VS、幹簧管S等組成門控無觸點開關，控制照明燈EL的交流電源。

門控部分由常開觸點幹簧管S與永久磁鐵構成，幹簧管S安裝在門框上，永久磁鐵安裝在門上靠近幹簧管的位置，如圖2-4所示。

圖2-3　門控電燈開關電路圖

圖2-4　幹簧管與磁鐵的位置

門關著時，磁鐵靠近幹簧管S使其觸點閉合，將雙向晶閘管VS的控制極短路，VS因無觸發電壓而截止，照明燈EL不亮。

當門打開時，磁鐵離開了幹簧管S，幹簧管觸點斷開，電源電壓經觸發電阻 R 加至雙向晶閘管VS的控制極，觸發VS導通，照明燈EL點亮。

輕觸延時節能開關

輕觸延時節能開關是一種具有延時關燈功能的自動開關，按一下延時開關上的按鈕，照明燈立即點亮，延時數分鐘後自動熄滅，特別適合作為門燈、樓道燈等公共部位照明燈的控制開關，起到節能減排、綠色環保的功效。

圖2-5所示為輕觸延時節能開關電路圖，由整流橋、延時控制電路、電子開關等組成，圖2-6所示為電路結構方框圖。

圖2-5　輕觸延時節能開關電路圖

圖2-6　輕觸延時節能開關方框圖

(1)整流橋

二極體VD 1 ～VD 4 組成橋式整流電路，其作用是將220V交流電轉換為脈動直流電，為延時控制電路提供工作電源。同時由於整流電路的極性轉換作用，使用單向晶閘管即可控制交流迴路照明燈的開關。

(2)延時控制電路

時基電路IC、電晶體VT、二極體VD 6 、電容 C 1 等組成延時控制電路，控制單向晶閘管VS的導通與截止，其控制特點是觸發後瞬時接通、延時關斷。單向晶閘管VS等組成電子開關，其作用是接通或關斷照明燈。IC採用CMOS型時基電路7555，具有電源電壓範圍寬、輸入阻抗高的特點，特別適合用作長延時電路。

SB為輕觸控制按鈕。SB尚未被按下時，電容 C 1 上無電壓，時基電路第3腳輸出為高電平，並經 R 5 使電晶體VT導通，晶閘管VS因無控制電壓而截止。這時，整流電路輸出為峰值約310V的脈動直流電壓。雖然電晶體VT導通，但由於 R 6 阻值很大，導通電流僅幾個毫安，不足以使照明燈EL點亮。

當按下SB時，整流輸出的310V脈動直流電壓經 R 3 、VD 6 使 C 1 迅速充滿電，時基電路第3腳輸出變為低電平，電晶體VT截止，其集電極電壓加至晶閘管VS控制極，VS導通使EL電源迴路接通，照明燈EL點亮。

鬆開SB後，由於 C 1 上已充滿電，照明燈EL繼續維持點亮。隨著 C 1 通過 R 4 放電，數分鐘後，當 C 1 上電壓下降到1/3Vcc時，時基電路再次翻轉，電晶體VT導通，晶閘管VS在脈動直流電壓過「0」時截止，照明燈EL熄滅。

(3)應用

發光二極體VD 5 為指示燈，其作用是指示輕觸按鈕的位置，以便在黑暗中易於找到。照明燈EL未亮時，整流輸出的310V脈動直流電壓經 R 1 使發光二極體VD 5 點亮， R 1 為限流電阻。照明燈EL亮後，整流輸出的脈動直流電壓大幅度下降為3～4V(VS、VD 7 、VD 8 管壓降之和)，發光二極體VD 5 熄滅。

由於本輕觸延時節能開關固定在標準開關板上，因此使用時可以直接代換照明燈原來的開關，如圖2-7所示。

圖2-7　直接代換原有開關

多路控制樓道燈

多路控制樓道燈電路採用雙向晶閘管控制，可以在任一樓層打開或關閉樓道燈，極大地方便了晚間樓道內的行人。圖2-8所示為多路控制樓道燈電路圖。

圖2-8　多路控制樓道燈電路圖

(1)控制電路

電路控制部分為D觸發器(IC)構成的雙穩態觸發器，其 Q 輸出端信號經 R 2 加至雙向晶閘管VS的控制極，作為VS的觸發信號。

S 1 、S 2 、S 3 等為若干個控制按鈕開關，任意一個按下時，將在電阻 R 1 上產生一個脈衝電壓，觸發雙穩態觸發器IC翻轉。當雙穩態觸發器的 Q 輸出端為「1」時，高電平經 R 2 觸發雙向晶閘管VS導通，樓道燈點亮。當雙穩態觸發器的 Q 輸出端為「0」時，雙向晶閘管VS因無觸發信號而在交流電過零時截至，樓道燈熄滅。

控制按鈕S 1 、S 2 、S 3 等可以無限制地增加數量，互相併聯即可。這些控制按鈕根據需要分布在各個樓層，每個樓層的樓道燈也互相併聯在一起。例如某人住在六樓，晚上回來時在一樓按一下控制按鈕S 1 ，所有樓層的樓道燈都點亮提供照明;當他到達六樓家門口時，按一下六樓的控制按鈕S 6 ，所有樓層的樓道燈都熄滅，既方便又節約電能。

(2)電源電路

控制電路採用電容降壓整流電源供電， C 2 為降壓電容， R 3 為其洩放電阻，VD 1 為整流二極體，VD 2 為續流二極體， C 1 為濾波電容。

電容降壓整流電源工作原理是，交流電正半周時，經 C 2 降壓、VD 1 整流、 C 1 濾波後成為直流電壓，作為控制電路的工作電源。交流電負半周時，經續流二極體VD 2 、降壓電容 C 2 構成迴路，如圖2-9所示。電容降壓整流電源的最大特點是電路簡單、成本低廉，主要應用於小電流供電場合。

圖2-9　電容降壓整流電源工作原理

自動路燈控制器

自動路燈控制器能夠實時檢測環境光，並依據環境光的變化自動控制路燈的開啟或關閉，實現路燈的自動化控制。自動路燈控制器電路如圖2-11所示，555時基電路IC構成施密特觸發器， R 1 為光敏電阻，VT是觸發電晶體，VS是雙向晶閘管。

圖2-11　自動路燈控制器電路圖

自動路燈控制器電路包括主控電路、光控電路、電源電路等部分，圖2-12所示為其原理方框圖。

圖2-12　自動路燈控制器方框圖

(1)控制電路

主控器件採用雙向晶閘管VS，實現了無觸點開關控制，體積小、壽命長、造價低、開關速度快。光敏電阻 R 1 和555時基電路IC等組成光控電路，控制雙向晶閘管VS的導通與截止。

當環境光線明亮時，光敏電阻 R 1 阻值很小，555時基電路輸出端(第3腳)為低電平，電晶體VT和晶閘管VS均截止，照明燈EL不亮。

當環境光線昏暗時，光敏電阻 R 1 阻值變大，555時基電路輸出端(第3腳)變為高電平，使電晶體VT導通，電源電壓經 R 4 、VT加至雙向晶閘管VS控制極，使晶閘管VS導通，照明燈EL點亮。

安裝時應注意不要讓自身燈泡EL的燈光照射到光敏電阻 R 1 上，以免出現誤動作。該電路用於路燈控制，會根據自然環境光的強弱自動控制路燈的開與關。

(2)電源電路

電容器 C 3 、整流二極體VD 1 和VD 2 、穩壓二極體VD 3 等組成電容降壓整流電源電路，為控制電路提供+6V工作電壓。 C 3 為降壓電容器， R 1 是 C 3 的洩放電阻， C 2 為濾波電容器。

採用電容降壓整流電源電路，具有電路簡單、功耗低、成本低的優點。缺點是整個電路帶220V市電，調試和使用中應注意安全。