图解调光电路的工作原理

    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VD 1 ～VD 4 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，220V交流电源经VD 1 ～VD 4 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 R 1 、RP向 C 1 充电。当 C 1 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。 R 2 是触发电阻， C 2 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220V交流电具有100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 C 1 的充电时间。调节电位器RP可改变 C 1 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处于很大阻值。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，VD 5 为触发二极管，EL为12V石英灯泡，T为电源变压器。电阻 R 1 、电位器RP和电容 C 1 构成定时电路，与VD 5 一起产生触发电压 U G 。

    接通电源后，变压器T次级的12V、50Hz交流电压经二极管VD 1 ～VD 4 桥式整流为100Hz的脉动电流，每个半周开始时通过 R 1 、RP向 C 1 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 C 1 上所充电压达到VD 5 的导通电压时，VD 5 导通输出一个触发电压 U G ，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( R 1  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( R 1  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TC9148(IC 4 )，其内部包含编码、振荡、分频、调制、放大等单元电路。SB 1 ～SB 4 为4个遥控按键，可以分别控制4盏灯。当按下某一按键时，IC 4 便进行相应的编码并调制到38kHz的载频上，经VT 2 放大后驱动红外发光二极管VD 6 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(IC 1 )和与IC 4 相配套的解码集成电路TC9149(IC 2 )。遥控器发出的红外信号由IC 1 接收、VT 1 放大后，进入IC 2 解码得到控制信号。

    图2-19　开关主体电路

    IC 3 为调光控制集成电路LS7237，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IC 2 输出的控制信号经S 1 、VD 1 加至IC 3 时，IC 3 便产生相应的触发信号经VD 2 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。S 1 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S 1 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VD 6 、晶体管VT 1 和VT 2 等构成光控电路，单结晶体管V等构成触发电路，二极管VD 1 ～VD 4 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220V电压，经VD 1 ～VD 4 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VD 6 接在晶体管VT 1 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，VD 6 的光电流越大，VT 1 的集电极电流也越大，使VT 2 的基极电位升高，其集电极电流变小(VT 1 和VT 2 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，VD 6 的光电流越小，VT 1 的集电极电流也越小，VT 2 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VD 5 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。