低功耗的LED樓道燈

這款用高亮度發(fā)光二極管制作的樓道燈，它白天關(guān)閉，天黑后自動點(diǎn)亮。一年的耗電量不超過2度，使用壽命可達(dá)10年。

電路工作原理

樓道燈的電路如下圖所示。電路由電容降壓電路、整流電路、LED發(fā)光電路和光電控制電路等部分組成。

220V交流電經(jīng)電容C1、R1降壓限流后在A、B兩點(diǎn)的交流電壓約為15V，由VD1～VD4.進(jìn)行整流，在C2上得到約14V的直流電壓作為高亮度發(fā)光二極管VD5～VD8的工作電壓，發(fā)光二極管的工作電流約為14mA。由于電容C1不消耗有功功率，泄放電阻消耗的功率可忽略不計(jì)，因此整個(gè)電路的功耗約為15×0.014≈0-2(W)。
為了進(jìn)一步節(jié)省電能和延長高亮度發(fā)光二極管的使用壽命，電路中加入了由光敏電阻R2、電阻R3和三極管VT1等組成的光電控制電路，在夜晚光敏電阻R2的阻值可達(dá)100K以上，這時(shí)C2兩端的電壓經(jīng)R2、R3分壓后提供給VT1基極的直流偏置電壓很小，VT1截止，對發(fā)光二極管的工作沒有任何影響；白天時(shí)，由于光電效應(yīng)的作用，R2的阻值可減小到1OK以下，這時(shí)VT1導(dǎo)通并接近飽和，由于通過C1的電流最大只能達(dá)到15mA，由于VTl的分流，C2上的電壓可下降到4V以下。
因?yàn)槊總€(gè)發(fā)光二極管的工作電壓要達(dá)到3V以上才能開始工作，四個(gè)串聯(lián)就要達(dá)到12V以上，所以這時(shí)發(fā)光二極管不能正常發(fā)光。
那么，在VT1分流“短路”后，為什么電路的功耗反而變小呢?這是因?yàn)殡娙萁祲旱碾娐吩谳敵鲭妷翰惶叩那闆r下基本上可看作一個(gè)恒流源，其功耗與負(fù)載電阻成正比，在VT1分流使C2上的電壓下降后，相當(dāng)于負(fù)載電阻減小，所以功耗就下降了。以A、B兩端的交流電壓下降到5V為例，假設(shè)C2上通過的交流電流達(dá)到15mA，這時(shí)電路的功耗約為5×0.015≈0.08(W)。因此以每天夜里平均點(diǎn)亮12小時(shí)為例，一年的用電量為：(0.2×12+0.08×12)×365≈1.2(kWh)，即1.2度電。

元器件選擇和安裝

下圖中C1使用0.22μ 250VAC的金屬化聚酯薄膜電容器。R2使用CDS光敏電阻，型號為GL4516，其亮電阻(10Lux)為5～1OKΩ，暗電阻為0.6MΩ，也可以使用其它型號的CDS光敏電阻，當(dāng)參數(shù)有差異時(shí)只要適當(dāng)調(diào)整R3的阻值即可。VD5～VD8用額定工作電流為20mA的高亮度白光發(fā)光二極管。其它元器件參數(shù)見下圖中所示。
樓道燈可使用舊的節(jié)能燈改制裝配。把原來的燈管去掉，留下的孔正好作為發(fā)光二極管的出孔，由于出孔比較大，可用硬紙板在對應(yīng)發(fā)光二極管的位置開四個(gè)小孔作襯底。裝配時(shí)不用重新制作電路板，可用原來的電路板進(jìn)行裝配，留下4只整流二極管，把原來400V的電解電容拆下?lián)Q成100 μ 25V的電解電容，拆除電路板上的多余元器件，把樓道燈上的其它元器件利用原來的焊點(diǎn)進(jìn)行搭焊。在圓型外殼的上部開一個(gè)孔作為光敏電阻的透光孔，便于外界的光線照射在光敏電阻上。
安裝好后接通電源，在室內(nèi)正常光線下，若擋住光敏電阻的透光孔燈即點(diǎn)亮，拿開后燈即熄滅，說明燈的工作狀態(tài)是正常的。最后把燈安裝在所使用的樓道內(nèi)，如果出現(xiàn)了白天光線稍暗時(shí)燈即點(diǎn)亮了，可適當(dāng)增加R3的阻值；反之，如果到了晚上光線較暗時(shí)燈還不能點(diǎn)亮，可適當(dāng)減小、R3的阻值。正常情況下是不需要進(jìn)行調(diào)試的。點(diǎn)亮后的樓道燈。
注：由于整個(gè)電路是直接接在220V交流電源上的，因此制作和調(diào)試時(shí)要注意安全。