一种基于太阳电池的光控开关制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于太阳电池的光控开关，包括太阳电池、电压比较电路和开关电路，其以高光电转换效率、低成本的太阳电池代替传统光敏电阻，避免了光敏电阻光控开关灵敏度低和稳定性差等缺点；碲化镉太阳电池对于光照强度十分灵敏，提高了开关灵敏度；其无需额外提供工作电能，节能环保，其在不同温度环境下稳定，保持了光控开关的稳定性，弥补了光敏电阻光控开关的不足；增强了自动开关装置的普适性，其在我国不同地域和相同地域不同季节均可使用，无需再因为环境温度变化等原因重新进行调试，使用简便，有益于光控开关的大规模应用，减少不必要的浪费，节约能源。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光控开关
，尤其是一种基于太阳电池的光控开关，可应用于路灯、廊灯、景观灯照明装置。
技术介绍
日常生活中，马路、走廊、景点等一些公共场所都安装了很多照明灯，这些照明灯一般是人工控制灯的电路开关。因此，常常出现到了白天忘记关灯或者是到了晚上忘记开灯的情况，造成了极大的能源浪费和人力资源浪费。光控开关可以很好地解决这个问题。在白天有光的时候，光控开关根据自然光的强度，当光的强度达到一定的设定数值时，自动关闭照明灯；当光的强度小于设定数值时，自动开启照明灯。因此，自动开关，节约能源的同时，节省了不必要的人力资源投入。目前市场的光控开关，基本都是以光敏电阻作为光探测的关键器件。光敏的电阻值随着光强的变化而变化。光敏电阻的常用制作材料是硫化镉，有光照时阻值只有5～10kΩ，无光照时阻值可达MΩ级别。光控开关电路根据不同光照强度下的电阻值，与临界电阻值进行比对，对电路开关进行自动控制。但是，光敏电阻的性能受温度的影响较大，灵敏度不高，影响光控开关对真实光强度的正确判断。为了提高灵敏度，有时需将光敏电阻降温使用，增大了相关设备的成本投入和使用的便捷性。由于外部温度变化的原因，采用光敏电阻的光控开关，相同的产品在不同地区或者不同季节需要重新调试。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种基于太阳电池的光控开关。(二)技术方案本技术提供了一种基于太阳电池的光控开关，用于控制发光元件的开启和关闭，包括：太阳电池、电压比较电路和开关电路，所述太阳电池连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述开关电路；所述电压比较电路提供一比较电压，通过比较太阳电池的开路电压和比较电压，向所述开关电路发送一控制信号；所述开关电路响应于所述控制信号，控制所述发光元件的开启和关闭。优选地，所述电压比较电路包括：电压比较器、电位器R1和第一电阻R2；所述电压比较器为LM311电压比较器；所述电位器的一端和第一电阻的一端连接所述LM311电压比较器的第3脚，所述LM311电压比较器的第8脚和电位器的另一端连接电源的正极，电源的负极连接电路地，所述LM311电压比较器的第1脚、第4脚和第一电阻的另一端连接电路地，所述LM311电压比较器的第5脚和第6脚相连，所述LM311电压比较器的第7脚连接开关电路；所述太阳电池的正极端连接所述LM311电压比较器的第2脚，其负极端连接电路地。优选地，所述开关电路包括：NPN型晶体管VT1和第二电阻R3；所述LM311电压比较器的第7脚通过第二电阻连接所述NPN型晶体管的基极，所述NPN型晶体管的集电极连接所述发光元件的一端，所述发光元件的另一端连接电源的正极，所述NPN型晶体管的发射极连接电路地。优选地，所述太阳电池为碲化镉太阳电池。优选地，所述电位器R1和第一电阻R2之间提供一比较电压，所述比较电压等于太阳电池的临界开路电压。优选地，响应于光照大于临界光照强度的情况，所述太阳电池的开路电压大于比较电压；响应于光照小于临界光照强度的情况，所述太阳电池的开路电压小于比较电压。优选地，所述LM311电压比较器通过第二电阻发送控制信号，通过控制NPN型晶体管的导通和断开，实现发光元件的开启和关闭。优选地，所述太阳电池包括：玻璃衬底；形成于所述玻璃衬底上的掺氟氧化锡层；形成于所述掺氟氧化锡层上的硫化镉层和银电极；形成于所述硫化镉层上的碲化镉层；形成于所述碲化镉层上的铜/金背电极。优选地，所述NPN型晶体管型号为2SC9013，第二电阻R3阻值为1.5kΩ。优选地，所述电位器R1阻值为15kΩ，第一电阻R2阻值为1kΩ，电源电压为6V，比较电压为0.6V。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本技术的基于太阳电池的光控开关具有以下有益效果：(1)以高光电转换效率、低成本的太阳电池作为光控开关的核心光敏元件，代替传统光敏电阻，避免了光敏电阻光控开关灵敏度低和稳定性差等缺点；(2)碲化镉太阳电池在极低光照强度下就可产生600mV左右的开路电压，对于光照强度十分灵敏，提高了开关灵敏度；(3)碲化镉太阳电池利用光伏效应，其无需额外提供工作电能，节能环保；(4)碲化镉太阳电池的开路电压在-40℃到40℃的环境下稳定，保持了光控开关的稳定性，弥补了光敏电阻光控开关的不足；(5)利用碲化镉太阳电池作为核心光敏元件，电路简单，使用维修更换方便；(6)基于太阳电池的光控开关增强了自动开关装置的普适性，其在我国不同地域和相同地域不同季节均可使用，由于其温度稳定性高，首次调试后，无需再因为环境温度变化等原因重新进行调试，使用简便，有益于光控开关的大规模应用，减少不必要的浪费，节约能源。附图说明图1为本技术实施例的碲化镉太阳电池的结构图；图2是本技术实施例的电子显微镜下的碲化镉太阳电池横截面图；图3是本技术实施例的碲化镉太阳电池开路电压随光照强度变化的关系图；图4是本技术实施例的采用碲化镉太阳电池的光控开关的工作原理图；图5是本技术实施例的采用碲化镉太阳电池的光控开关电路图。符号说明R1-电位器；R2-第一电阻；R3-第二电阻；D1-碲化镉太阳电池；VT1-NPN型晶体管；D2-发光二极管；VCC-电路正极；GND-电路地；1-8-电压比较器LM311的第1脚至第8脚。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。本技术实施例提供了一种基于太阳电池的光控开关，用于控制发光元件的开启和关闭，包括：碲化镉太阳电池、电压比较电路、开关电路和直流电源；其中，电压比较电路包括：电压比较器LM311、电位器R1和第一电阻R2，电位器R1的一端和第一电阻R2的一端连接电压比较器的第3脚，电压比较器的第8脚和电位器R1的另一端接电路正极VCC，电压比较器的第1脚、第4脚和第一电阻R2的另一端接电路地GND，电压比较器的第5脚和第6脚相连，电压比较器的第7脚接开关电路。碲化镉太阳电池D1的正极端连接电压比较器的第2脚，其负极端连接电路地GND。开关电路包括：NPN型晶体管VT1、第二电阻R3和发光元件，电压比较器的第7脚通过第二电阻R3连接NPN型晶体管VT1的基极，NPN型晶体管VT1的集电极连接发光元件的一端，发光元件的另一端连接电路正极VCC，NPN型晶体管VT1的发射极连接电路地GND。直流电源的正极与电路正极VCC相连，直流电源的负极与电路地GND相连。本技术实施例将碲化镉太阳电池代作为光控开关的核心器件，碲化镉太阳电池是由多层不同材料的薄膜生长制备得到的基于半导体PN结的光电转换器件。图1是碲化镉太阳电池的结构示意图，其为五层薄膜结构，包括：玻璃衬底Glass；形成于玻璃衬底上的掺氟氧化锡层FTO；形成于掺氟氧化锡层上的硫化镉层CdS和银Ag电极；该银Ag电极作为碲化镉太阳电池的负极端；形成于硫化镉层上的碲化镉层CdTe；形成于碲化镉层上的铜/金Cu/Au背电极，该铜/金Cu/Au背电极作为碲化镉太阳电池的正极端。图2是碲化镉太阳电池的横截面电子显微镜照片。碲化镉太阳电池可以通过以下工艺制备：准备玻璃衬底，在玻璃衬底上形成掺氟F氧化锡SnO2层FTO；采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于太阳电池的光控开关，其特征在于，用于控制发光元件的开启和关闭，包括：太阳电池、电压比较电路和开关电路，所述太阳电池连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述开关电路；所述电压比较电路提供一比较电压，通过比较太阳电池的开路电压和比较电压，向所述开关电路发送一控制信号；所述开关电路响应于所述控制信号，控制所述发光元件的开启和关闭。

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳电池的光控开关，其特征在于，用于控制发光元件的开启和关闭，包括：太阳电池、电压比较电路和开关电路，所述太阳电池连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述开关电路；所述电压比较电路提供一比较电压，通过比较太阳电池的开路电压和比较电压，向所述开关电路发送一控制信号；所述开关电路响应于所述控制信号，控制所述发光元件的开启和关闭。2.如权利要求1所述的光控开关，其特征在于，所述电压比较电路包括：电压比较器、电位器(R1)和第一电阻(R2)；所述电压比较器为LM311电压比较器；所述电位器的一端和第一电阻的一端连接所述LM311电压比较器的第3脚，所述LM311电压比较器的第8脚和电位器的另一端连接电源的正极，电源的负极连接电路地，所述LM311电压比较器的第1脚、第4脚和第一电阻的另一端连接电路地，所述LM311电压比较器的第5脚和第6脚相连，所述LM311电压比较器的第7脚连接开关电路；所述太阳电池的正极端连接所述LM311电压比较器的第2脚，其负极端连接电路地。3.如权利要求2所述的光控开关，其特征在于，所述开关电路包括：NPN型晶体管(VT1)和第二电阻(R3)；所述LM311电压比较器的第7脚通过第二电阻连接所述NPN型晶体管的基极，所述NPN型晶体管的集电极连接所述发光元件的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德亮，肖迪，白治中，杨瑞龙，沈凯，王德钊，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34