自动保持光照度恒定的照明灯装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动保持光照度恒定的照明灯装置。光电接收管D1连接电源电压VCC，光电接收管D1分别和电阻R1、电阻R2相连，三极管Q1基极与电阻R2相连，电阻R1接地，三极管Q1的集电极与电阻R3、电阻R5相连，三极管Q1的射极经电阻R4相连接地，电阻R3连接电源电压VCC，三极管Q2的基极与电阻R5相连，三极管Q2的集电极经照明灯D2与电源电压VCC连接，三极管Q2的射极接地。本发明专利技术使得在照明灯均匀照射的区域内光照度相对变化绝对值小于2.75％；可适用不同环境光照度和照明区域面积的应用场合；电路成本低廉、简单可靠且能量利用率高，可有效节省照明能源，减轻眼睛疲劳，具有实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
自动保持光照度恒定的照明灯装置
本专利技术涉及节能照明领域，尤其是涉及了一种自动保持光照度恒定的照明灯装置。
技术介绍
目前对于绝大多数照明灯，其控制方式为人工控制或定时控制。这两种控制方式简单，但存在明显缺陷：不能根据外界环境光强弱自动调节照明灯的光照强度，从而造成电能浪费或某段时间内光照度不足。照明是人类能源消耗的重要方面，目前在电力的消耗中，欧美发达国家照明用电占发电总量的比例约为20％，我国也达到12％，这一比例每年将会逐步提高。随着社会的不断发展，人类对能源的需求越来越大，当今能源危机加重，使得各行各业不得不考虑节能，低功耗已经成为衡量各项技术的关键指标。因此发展成本合理、稳定可靠的自适应照度调节的照明技术具有重要的实际意义。现有的照明灯采用的人工控制和定时控制，有一系列的缺点，无法根据环境进行实时的调节等，不够智能化。
技术实现思路
针对目前对于大多数照明灯，采用人工控制或定时控制不能自适应照度调节的现状，本专利技术提出了一种自动保持光照度恒定的照明灯装置。本专利技术所采用的具体技术方案如下：一、一种自动保持光照度恒定的照明灯装置：装置包括自适应照明电路和自适应照明结构，自适应照明电路包括光电接收管D1，电阻R1、R2、R3、R4和R5，三极管Q1、Q2和照明灯D2；光电接收管D1一端连接电源电压VCC，光电接收管D1另一端分别和电阻R1、电阻R2的一端相连，三极管Q1基极与电阻R2的另一端相连，电阻R1的另一端接地，三极管Q1的集电极与电阻R3、电阻R5的一端相连，三极管Q1的射极经电阻R4相连接地，电阻R3的另一端连接电源电压VCC，三极管Q2的基极与电阻R5的另一端相连，三极管Q2的集电极经照明灯D2与电源电压VCC连接，三极管Q2的射极接地。本专利技术中，光电接收管D1、电阻R3和照明灯D2均与电源电压VCC相连，电阻R1和R4均接地。电源电压VCC相当于电源正极，地相当于电源负极。本专利技术在现有照明灯中加入光电接收管和三极管构成自适应照明电路，环境光照度增强时照明灯光照度减弱，环境光照度减弱时照明灯光照度增强，从而保持整体光(照明灯光和环境光之和)的光照度不变，实现了自动保持光照度恒定的效果。本专利技术设置了自适应照明结构，所述的自适应照明结构包括：光电接收管D1放置在照明灯D2的阴影(即照明灯光照射范围以外的区域)处。所述的光电接收管D1反向偏置布置于电源电压VCC和地之间，光电接收管D1的负极端连接电源电压VCC，光电接收管D1的正极端分别和电阻R1、电阻R2的一端相连。所述的三极管Q2的集电极与照明灯D2的负极端连接，照明灯D2的正极端连接电源电压VCC。所述的照明灯D2为将电能转化为光能且伏安特性曲线具有类恒压特点的器件，包括但不限于发光二极管、LED灯等。所述的光电接收管D1为将光转化为电流的器件，包括但不限于光电二极管、光电三极管等。所述的电源电压VCC为直流恒压电源。所述的三极管Q1与Q2均为NPN型三极管。所述的光电接收管D1，电阻R1、R2、R3、R4和R5，三极管Q1、Q2和照明灯D2的器件采用以下公式进行设置，实现光照度自适应恒定：由于照明灯伏安特性曲线在导通区域具有近似恒压特点，照明灯两端电压近似取器件恒压值Vc2。环境光照度φe在0～φe,max之间变化，保持照射平面的光照度φa恒为固定值φa0，照明灯两端电压恒压值Vc2满足：VCC-Vc2≥Vce0(0)其中，VCC为电源电压，Vce0为单个三极管的集射极间饱和电压，具体实施中三极管Q1和Q2的型号相同，η表示照明灯对照射区域的发光效率，单位流明每瓦，A表示照射面积，R3和R5分别表示电阻R3和R5的阻值；并且，电阻R3和R5的阻值R3和R5满足：VCC-Vbe-φa0A/(ηVc2)(R3+R5)/β＝0(0)其中，φa0表示照射平面的光照度φa的恒定值，β为单个三极管的电流直流增益，Vbe为单个三极管的基射极间电压；并且，R4＝0，电阻R1和R2的阻值R1和R2满足：VCC-Vbe-(R1+R2)(VCC-Vbe)/R3＝R1Sφa0(0)其中，R1和R2分别表示电阻R1和R2的阻值，S表示光电接收管D1灵敏度，单位安培每勒克斯。总结以上对附图1中电路器件选取的原则，光电接收管D1和三极管Q1、Q2不限，照明灯D2的Vc2受限于公式(1)。本专利技术通过上述公式对各个器件进行设置才能够实现自动保持光照度恒定。本专利技术的有益效果是：本专利技术解决了照明灯实现自适应照度调节的技术问题，提高了照明区域的照度恒定，有助于实现照明的智能化。本专利技术可使得在照明灯均匀照射的区域内光照度相对变化绝对值不超过2.75％，可适用不同环境光照度和照明区域面积的应用场合。本专利技术电路成本低廉、简单可靠且能量利用率高，可有效节省照明能源，减轻眼睛疲劳，具有实际应用价值。附图说明图1是实现自适应照度调节的电路图；图2是本专利技术装置具体电路各元件及其具体参数示意图；图3是电路中照明灯电流与环境光照度的关系曲线仿真图；图4是电路中照明灯两端电压与环境光照度的关系曲线仿真图；图5是照明灯照射平面整体光照度与环境光照度的关系曲线仿真图；图6是照明灯电功率相对于电路总功率的比值即照明效率与环境光照度的关系曲线仿真图。图1中：电源电压VCC，流过光电接收管的电流Iopt，其由电源正极流向电阻R1和R2。流过照明灯的电流Ic2，其由电源正极流向三极管Q2集电极。流向三极管Q1集电极的电流Ic1。流向三极管Q1基极的电流Ib1。流向三极管Q1基极的电流Ib2。电阻R1和R2连接点处的电压V1。三极管Q1的集电极电压V2。三极管Q2的集电极电压V3。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术装置能够实现自适应照度调节的原理是：光电接收管放置在照明灯光的阴影处，因此照射在光电接收管上的光主要是环境光。光电接收管反向偏置，因此光电导效应产生的光电流近似与环境光照度成正比，经过两极二极管线性反相放大，最终使得照明灯在照射平面上的光照度与环境光照度成斜率为-1的线性关系，从而两者之和构成的整体光照度基本不变。本专利技术具体实施如下：三极管Q1和三极管Q2的基射极间的电压相同均为Vbe，增益相同均为β。照明灯的伏安特性曲线函数为V＝f(I)。其中V是照明灯两端电压，I时流过照明灯的电流。照明灯伏安特性曲线在在导通区域具有近似恒压特点，典型实例为光电二极管。本实施例采用以下公式计算获得的照明灯消耗电功率Pi0：其中，VCC表示电源电压，Iopt表示流过光电接收管的电流，Ic2表示流过照明灯的电流，Ic1表示流向三极管Q1集电极的电流，Ib1表示流向三极管Q1基极的电流，Ib2表示流向三极管Q1基极的电流，V1表示电阻R1和电阻R2连接点处的电压，V2表示三极管Q1的集电极电压，V3表示三极管Q2的集电极电压，R1表示电阻R1的阻值，R2、R3、R4、R5同理。由公式(4)得照明灯消耗电功率Pi0与光电接收管电流Iopt的关系为：其中，bc表示Iopt为零(即环境光照度为零)时的Ic2值，kc表示Ic2相对Iopt的斜率绝对值。由公式(5)可知照明灯电流Ic2是光电接收管电流Iopt的线性函数，且斜率为负。设光电接收管的灵敏度为S，单位安培每勒克斯。环境光照度为φe，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：包括自适应照明电路和自适应照明结构，自适应照明电路包括光电接收管D1，电阻R1、R2、R3、R4和R5，三极管Q1、Q2和照明灯D2；光电接收管D1一端连接电源电压VCC，光电接收管D1另一端分别和电阻R1、电阻R2的一端相连，三极管Q1基极与电阻R2的另一端相连，电阻R1的另一端接地，三极管Q1的集电极与电阻R3、电阻R5的一端相连，三极管Q1的射极经电阻R4相连接地，电阻R3的另一端连接电源电压VCC，三极管Q2的基极与电阻R5的另一端相连，三极管Q2的集电极经照明灯D2与电源电压VCC连接，三极管Q2的射极接地。

【技术特征摘要】
1.一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：包括自适应照明电路和自适应照明结构，自适应照明电路包括光电接收管D1，电阻R1、R2、R3、R4和R5，三极管Q1、Q2和照明灯D2；光电接收管D1一端连接电源电压VCC，光电接收管D1另一端分别和电阻R1、电阻R2的一端相连，三极管Q1基极与电阻R2的另一端相连，电阻R1的另一端接地，三极管Q1的集电极与电阻R3、电阻R5的一端相连，三极管Q1的射极经电阻R4相连接地，电阻R3的另一端连接电源电压VCC，三极管Q2的基极与电阻R5的另一端相连，三极管Q2的集电极经照明灯D2与电源电压VCC连接，三极管Q2的射极接地。2.根据权利要求1所述的一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：所述的自适应照明结构包括：光电接收管D1放置在照明灯D2的阴影处。3.根据权利要求1所述的一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：所述的光电接收管D1反向偏置布置于电源电压VCC和地之间，光电接收管D1的负极端连接电源电压VCC，光电接收管D1的正极端分别和电阻R1、电阻R2的一端相连。4.根据权利要求1所述的一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：所述的三极管Q2的集电极与照明灯D2的负极端连接，照明灯D2的正极端连接电源电压VCC。5.根据权利要求1所述的一种自动保持光照度恒定的照明灯装置，其特征在于：所述的照明灯D2为将电能转化为光能且伏安特性曲线具有类恒压特点的器件，包括但不限于发光二极管、LED灯等。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽泓，
申请(专利权)人：林泽泓，
类型：发明
国别省市：浙江,33