CN201114906Y - 多用途晶闸管控制器电路与可控照明灯电路 - Google Patents
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Abstract
一种多用途晶闸管控制器电路，包括为用电器供电的主电源电路、用于控制用电器开关状态或功率的控制电路及晶闸管、以及为所述控制电路供电的控制电源电路。一种可控制照明灯电路包括所述多用途晶闸管控制器电路及与其相连的照明用电器。晶闸管串联在用电器与公共地线之间并配合负载适配电阻来实现对节能荧光灯和LED灯等非纯电阻性用电器和小工作电流用电器的节能开关控制。实施本实用新型，可以价格低廉和低能耗的晶闸管控制器来实现对各种用电器的开关调节控制，可广泛应用于家庭和公共节能用电的智能控制，具有结构简单、成本低廉、可靠性好、环保节能的效果。此外，输入的交流电流波形失真小，可减少其电流谐波对电力系统的电磁干扰和电气污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用晶闸管实现智能控制的节能电子开关电路新技术，尤其提供一种有望在节能照明领域中得到普及推广的可控照明新技术。
背景技术
近年来，在照明领域提出了“绿色照明”的新概念，意指大力发展和推广高效、节能、环保、健康的照明器具，淘汰和替换传统的低效照明光源，节约照明用电。目前，在市电照明技术领域，以白炽灯为代表的以热辐射发光的照明用电器由于其发光效率低、寿命短等缺点，已经逐步被淘汰；以荧光灯为代表的以气体放电发光的照明用电器由于其节能、耐用等优点，已经在大量推广应用；以LED半导体为代表的以固态发光的照明用电器，以其体积小、重量轻、能耗低、机械强度大、安全可靠、寿命长、应用灵活、便于管理控制等诸多优点，正在被开发利用，并已在照明领域崭露头角。在市电自动开关控制方面，晶闸管开关电路以其体积小、能耗低、全固态工作、寿命长和稳定可靠的绝对优势，已被广泛应用在自动开关控制电路，以取代传统的继电器开关或普通半导体开关，特别是在可控照明技术上，已被大量应用在声光控和各种专用控制开关或延时开关电路中。
但是，在现有可控开关照明产品中，晶闸管仅仅只是用在对白炽灯的自动开关控制上，由于荧光灯和LED灯的电路复杂、工作电流小、电子干扰严重以及非纯电阻负载特性等原因，使得利用晶闸管作为开关元件的开关控制电路十分复杂和不稳定，一直难以被开发利用，因而，目前在可控开关照明特别是楼道照明方面，普遍采用的晶闸管自动控制开关只能用来控制白炽灯，这也是白炽灯一直不能退出照明历史舞台的一个重要原因。
目前，市场上出现的用来控制荧光灯和LED灯的自动控制开关都是采用继电器控制，其控制电路的电源有两种电路实现方式，一种是在火线上串联一只感应线圈，另一种是直接将220V电压引入开关，这两种方式都存在电路复杂、开关体积大、价格昂贵、安装不便等缺点，难以得到普及推广；也有提出在荧光灯电子整流器电路中加装自动控制电路的技术方案，该方案不易解决结构、散热、电子干扰、生产工艺和成本等难题，不具有通用性，同样不利于普及推广。寻求一种结构简单、成本低廉、可靠性好、环保节能和有利于普及推广的可控开关照明产品，是当今照明技术领域亟待突破的技术难题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低廉、可靠性好、环保节能的可适用多种用电器的多用途晶闸管控制器电路，特别是提供一种适用于照明自动开关控制或调光控制的简易节能控制器电路，以取代目前仅能控制白炽灯的各种智能照明控制开关。
本实用新型需要解决的技术难题是：如何使用价格低廉和低能耗的晶闸管智能控制电路来控制非纯电阻性用电器和小工作电流用电器，特别是如何使用价格低廉的晶闸管智能控制电路来实现对各种节能照明灯的智能照明控制。
本实用新型解决上述技术难题的技术方案是：
1、将晶闸管串联在用电器与公共地线之间，配合一只负载适配电阻来实现对节能荧光灯和LED灯等非纯电阻性用电器和小工作电流用电器的节能开关控制。
2、在交流电源和照明用电器之间串联一个晶闸管开关控制器，将传统的智能开关控制电路从开关位置转移到照明用电器位置，利用灯光照射光敏元件形成负反馈来屏蔽照明用电器的电子干扰，以实现对各种照明用电器的智能开关控制或调节控制。
3、从全波整流电压提取控制脉冲来调整控制晶闸管的导通角，以实现对用电器的功率调节。
4、在多用途晶闸管控制器的主电源电路输出端不设任何滤波电容或稳压电路，使其输入的交流电流波形失真小，可减少其电流谐波对电力系统的电磁干扰和电气污染。
以下是本实用新型提供的技术方案：
一种多用途晶闸管控制器电路，由主电源电路02、控制电源电路01、控制电路03和晶闸管VTH组成；
所述的主电源电路02是整流电路或是变压电路04和整流电路的串联电路，该主电源电路的输出端正极为该多用途晶闸管控制器电路的输出端正极，负极与公共地连接；
所述的控制电源电路01的输出与控制电路03联接；
所述的晶闸管VTH的门极与控制电路03的控制输出端连接，阴极与公共地连接，阳极为该多用途晶闸管控制器电路的输出端负极。
作为选择，所述的控制电路03是开关控制电路05、调节控制电路06、开关调节控制电路07中之一。
所述的开关控制电路05是光控电路、声控电路、人体电阻感应控制电路、红外感应控制电路、微波感应控制电路、无线电感应控制电路、烟尘感应控制电路、热敏控制电路、气敏控制电路中之一或任意二种以上上述控制电路的组合电路，该开关控制电路05的电源正极与控制电源电路01的输出正极连接，电源负极与公共地连接，控制输出端与晶闸管VTH门极连接。
所述的调节控制电路06由六只电阻R3-8、三只三极管VT1-3、一只电容C2和一只电位器RP1组成，其电路连接是：电阻R7和R8串联，其串联的一端与主电源电路02的输出端正极连接，另一端与公共地连接，其公共连接点与三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极分别与电阻R6和三极管VT2的基极连接，发射极与公共地连接，电阻R6的另一端与控制电源电路01的输出正极连接，三极管VT2的集电极与控制电源电路01的输出正极连接，发射极一路经电容C2连接到公共地，另一路经电位器RP1与电阻R5串联后连接到三极管VT1基极，三极管VT1的发射极与公共地连接，集电极为调节控制电路06的输出端，分别与电阻R3和R4以及晶闸管VTH门极连接，电阻R3的另一端与控制电源电路01的输出正极连接，电阻R4的另一端与公共地连接。
所述的开关调节控制电路07由上述开关控制电路05和调节控制电路06串联组成，其开关控制电路05的控制输出端与调节控制电路06中电阻R7和R8的公共连接点连接，其调节控制器06中三极管VT1的集电极为开关调节控制电路07的控制输出端，与晶闸管VTH门极连接。
一种更好的方案是：在上述晶闸管VTH门极上串联一只二极管或电阻，该二极管的负极或电阻的一端与晶闸管VTH门极连接，正极或电阻的另一端与控制电路03的控制输出端连接。
另一种更好的方案是：在其所述的调节控制电路06中的三极管VT3基极上串联一只二极管或电阻，该二极管的负极或电阻的一端与三极管VT3基极连接，正极或电阻的另一端与电阻R7和R8的公共连接点连接。
另一种更好的方案是：在上述多用途晶闸管控制器电路的输出端并联一只电阻R2，该电阻的一端与主电源电路02的输出端正极连接，另一端与晶闸管VTH的阳极连接。
一种优选的方案是：上述主电源电路的整流电路是桥式整流电路，变压电路是电容和电阻的并联电路，控制电源电路由一只降压电阻R1、一只整流二极管VD1、一只滤波电容C1和一只稳压二极管VS1组成，其电路连接是：降压电阻R1和整流二极管VD1串联，该串联电路靠整流二极管VD1正极的一端连接到变压电路的输入端或整流电路的输入端或整流电路的输出端正极，另一端分别与滤波电容C1正极和稳压二极管VS1负极连接，滤波电容C1负极和稳压二极管VS的正极分别与公共地连接。
以下提供一种可控照明灯电路的技术方案是：
上述多用途晶闸管控制器电路的输出端与一个照明用电器或二个以上照明用电器以任意方式连接组成的照明用电器组合并联。
一种更好的方案是：上述照明用电器是荧光灯、节能灯或LED灯。
另一种更好的方案是：上述可控照明灯电路中的多用途晶闸管控制器电路的控制电路是光控兼声控延时开关电路或光控兼热释红外控制延时开关电路或光控兼人体电阻感应延时开关电路，其所述的照明用电器所发出的光直接照射上述开关电路的光敏元件以形成负反馈控制。
以上技术方案的有益效果在于：以价格低廉和低能耗的晶闸管控制器来实现对各种用电器的开关调节控制，可广泛应用于家庭和公共节能用电的智能控制，特别是有益于实现对节能荧光灯和LED灯等非纯电阻性用电器和小工作电流用电器的智能开关调节控制，以取代目前市场上仅能控制白炽灯的晶闸管节能控制开关和一些结构复杂的继电器控制开关，从而使发光效率低、寿命短的白炽灯能够完全退出照明历史舞台。
以上技术方案的另一个有益效果在于：所述的多用途晶闸管控制器电路的输入电流波形失真小，可减少其电流谐波对电力系统的电磁干扰和电气污染。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种多用途晶闸管控制器电路中控制电路03采用开关控制电路05的优选技术方案电路图。
图2为本实用新型所述的一种多用途晶闸管控制器电路中控制电路03采用调节控制电路06的优选技术方案电路图。
图3为本实用新型所述的一种多用途晶闸管控制器电路中控制电路03采用开关调节控制电路07的优选技术方案电路图。
图4为本实用新型所述的可控照明灯电路的一个其多用途晶闸管控制器电路中控制电路03采用光控兼声控延时开关电路08来控制节能荧光灯的优选实施例电路图。
图5为本实用新型所述的可控照明灯电路的一个其多用途晶闸管控制器电路中控制电路03采用光控兼声控延时开关电路08来控制LED灯的优选实施例电路图。
附图中数字标记所代表的部件名称如下：
01——控制电源电路
02——主电源电路
03——控制电路
04——变压电路
05——开关控制电路
06——调节控制电路
07——开关调节控制电路
08——光控兼声控延时开关电路
09——节能荧光灯
10——LED灯
具体实施方式
以下结合附图，通过优选实施方案对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不仅仅限于这些实施方案。
如图1所示，本实用新型的多用途晶闸管控制器电路包括主电源电路02、控制电源电路01、控制电路03和晶闸管VTH。其中，所述的主电源电路02包括变压电路04和整流电路VD2-5，该主电源电路02的输出端正极为该多用途晶闸管控制器电路的输出端正极，负极与公共地连接；控制电路03包括开关控制电路05。控制电源电路01的输出与控制电路03联接。主电源电路02的输出正极与电阻R2一端连接，电阻R2的另一端与晶闸管VTH的阳极连接，晶闸管VTH的阴极与公共地连接，门极经二极管VD6与控制电路03的控制输出端连接。市电输入(例如220V/50Hz)通过主电源电路02和控制电源电路01可以分别为用电器和控制电路03提供电源。作为选择，本实用新型的多用途晶闸管控制器电路的输出端可并联一个负载适配电路R2。
在图2和图3所示的优选实施方案中，控制电路03分别为调节控制电路06和开关调节控制电路07，详细说明如后。
实施例1：图4为本实用新型所述的可控照明灯电路的一个其多用途晶闸管控制器电路中控制电路采用光控兼声控延时开关电路08来控制节能荧光灯的实施例电路图，在该实施例中，主电源电路02采用的是桥式整流电路VD2-5，控制电路采用的是光控兼声控延时开关电路08，照明用电器采用节能荧光灯09，其电路连接与工作原理是：
220V交流电的一路直接与桥式整流电路VD2-5的交流输入端连接，桥式整流电路的输出正极与节能荧光灯一端连接，节能荧光灯的另一端与晶闸管的阳极连接，晶闸管的阴极与公共地连接，门极经二极管VD6与光控兼声控延时开关电路08的控制输出端连接。晶闸管VTH串联在节能荧光灯的靠公共地一端，这种连接可以使晶闸管VTH的门极控制不受照明用电器的电子特性影响，因而可以控制非纯电阻性负载或小工作电流负载，R2与节能荧光灯并联，起负载匹配作用，以改善非纯电阻性负载的电流波形，减少电流谐波对电网的电磁干扰。
220V交流电的另一路经电阻R1和二极管VD1降压整流，再经电容C1和稳压二极管VS1滤波稳压后得到稳压电源，为光控兼声控延时开关电路08供电。
本实施例的控制电路，为优选的一个光控兼声控延时开关电路08，在该电路中，由R81、MIC81、C81、IC81-1、R82、IC81-2、C82、R83、R84、C83、IC81-3、R87、VT82、IC81-4、R88和C85组成声音控制信号放大整形电路，由RG81、R85、C84、R86和VT81组成光控开关电路，由VD81、C86、R89和IC81-5组成延时电路，由R810、C87、VT83、R811和R812组成控制输出电路，上述元器件中，MIC81为驻极体话筒，IC81为六非门集成电路，RG81为光敏电阻。在该电路中，三极管VT83截止时，晶闸管导通，反之，三极管VT83导通时，晶闸管因门极电压为零和阳极全波整流电压过零而截止。该电路为典型通用电路，其工作原理在此不作详述。
二极管VD6的作用是提高晶闸管VTH门极的控制门限电压，以提高晶闸管的抗干扰能力，防止晶闸管误动作，其另一个作用是阻隔晶闸管和负载对控制电路的干扰和影响。该二极管可以用电阻代替。
需要特别说明的是，由于节能荧光灯工作时的电子干扰比较强，对声控放大电路影响十分严重，容易造成晶闸管开关严重失控，因此，本实施例在实际安装使用时，必须将光敏电阻RG81暴露在灯光下，以接受灯光的负反馈控制，利用该负反馈来屏蔽照明用电器对声控放大电路的电子干扰。
实施例2：图5为本实用新型所述的可控照明灯电路的一个其多用途晶闸管控制器电路中控制电路采用光控兼声控延时开关电路08来控制LED灯的优选实施例电路图，该实施例中的主电源电路由变压电路和桥式整流电路VD2-5串联组成，其变压电路是由一只电容C41和一只电阻R41并联组成，控制电路采用的是实施例1中的光控兼声控延时开关电路08，照明用电器10采用的是一种LED灯电路。实施例2与实施例1相比，电路连接除了在220V交流电源与桥式整流电路之间串入一个由R41与C41并联组成的变压电路以及负载由LED灯电路代替节能荧光灯不同之外，其它电路及连接方式均相同。
同样需要特别说明的是，由于LED灯的工作电流比较小，容易造成晶闸管开关失控而产生电子干扰，影响声控放大电路正常工作，因此，本实施例在实际安装使用时，同样须将光敏电阻RG81暴露在灯光下，以接受灯光的负反馈控制，利用该负反馈来屏蔽晶闸管的误开关动作。
实施例3：图2为一种多用途晶闸管控制器电路的控制电路采用调节控制电路06的优选技术方案实施例。在该实施例中，变压电路04根据需要可以任意选择，控制电路采用调节控制电路06，该调节控制电路由六只电阻R3-8、三只三极管VT1-3、一只电容C2和一只电位器RP1组成，其电路连接是：电阻R7和R8串联，其串联的一端与主电源电路02的输出端正极连接，另一端与公共地连接，其公共连接点与三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极分别与电阻R6和三极管VT2的基极连接，发射极与公共地连接，电阻R6的另一端与控制电源电路01的输出正极连接，三极管VT2的集电极与控制电源电路01的输出正极连接，发射极一路经电容C2连接到公共地，另一路经电位器RP1与电阻R5串联后连接到三极管VT1基极，三极管VT1的发射极与公共地连接，集电极为调节控制电路06的输出端，分别与电阻R3和R4以及晶闸管VTH门极连接，电阻R3的另一端与控制电源电路01的输出正极连接，电阻R4的另一端与公共地连接。该调节控制电路的工作原理是：主电源电路02输出的全波整流电压经电阻R7和R8分压后送到三极管VT3基极，在VT3集电极得到对应的脉冲电压，VT2、C2、RP1、R5和VT1组成可调延时电路，在VT1集电极上得到脉冲前沿可调的正向脉冲，以控制晶闸管导通角来调节每个半波周期内负载导通的时间，从而达到调整输出功率的目的。
该实施例中，在三极管VT3基极和电阻R7、R8的公共连接点之间串联一只二极管VD7，该二极管的作用是使三极管VT3在全波控制电压的每个过零点都能可靠截止，从而使VT3集电极在每一个半波周期的起始位置都能得到一个稳定的控制脉冲，防止因全波整流电压失衡造成控制脉冲疏漏而无法正常工作，该二极管可以用电阻代替。
图3所示的优选技术方案中主电源电路02、控制电源电路01与图1和图2技术方案相同。而控制电路即开关调节控制电路07分别由图1和图2中的开关控制电路05和调节控制电路06串联组成，其开关控制电路05的控制输出端与调节控制电路06中电阻R7和R8的公共连接点连接，其调节控制器06中三极管VT1的集电极为开关调节控制电路07的控制输出端，与晶闸管VTH门极连接。
Claims (12)
1. 一种多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，包括为用电器供电的主电源电路、用于控制用电器开关状态或功率的控制电路及晶闸管、以及为所述控制电路供电的控制电源电路；其中，所述主电源电路包括整流电路或变压电路与整流电路的串联电路，所述主电源电路的输出端正极为该多用途晶闸管控制器电路的输出端正极，负极与公共地连接；所述晶闸管的门极与控制电路的控制输出端连接、阴极与公共地连接、阳极为该多用途晶闸管控制器电路的输出端负极。
2. 根据权利要求1所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述控制电路包括开关控制电路，其中：所述开关控制电路是光控电路、声控电路、人体电阻感应控制电路、红外感应控制电路、微波感应控制电路、无线电感应控制电路、烟尘感应控制电路、热敏控制电路、气敏控制电路中之一或任意二种以上的组合电路，该开关控制电路的电源正极与控制电源电路的输出正极连接、电源负极与公共地连接。
3. 根据权利要求1所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述控制电路为调节控制电路，其中，所述调节控制电路包括连接在主电源电路正输出端与地之间的分压电路，连接在分压电路输出端的脉冲电压产生电路及与所述脉冲电压产生电路输出端相连的用于调整脉冲前沿的可调延时电路。
4. 根据权利要求2所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述开关控制电路串联有一个调节控制电路；其中，所述调节控制电路包括连接在主电源电路正输出端与地之间的分压电路，连接在分压电路输出端的脉冲电压产生电路及与所述脉冲电压产生电路输出端相连的用于调整脉冲前沿的可调延时电路；所述开关控制电路的输出端与所述分压电路的输出端相连。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述晶闸管门极上串联一只二极管或电阻，该二极管的负极或电阻的一端与晶闸管门极连接，该二极管的正极或电阻的另一端与控制电路的控制输出端连接。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述多用途晶闸管控制器电路的输出端连接有一只负载适配电阻，该负载适配电阻的一端与主电源电路的输出端正极连接、另一端与晶闸管的阳极连接。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的多用途晶闸管控制器电路，其特征在于，所述整流电路是桥式整流电路，所述变压电路是电容(C41)和电阻(R41)的并联电路；所述控制电源电路由一只降压电阻(R1)、一只整流二极管(VD1)、一只滤波电容(C1)和一只稳压二极管(VS1)组成，其中：所述降压电阻(R1)和整流二极管(VD1)串联，该串联电路靠整流二极管(VD1)正极的一端连接到变压电路的输入端或整流电路的输入端或整流电路的输出端正极，另一端分别与滤波电容(C1)正极和稳压二极管(VS1)负极连接，滤波电容(C1)负极和稳压二极管(VS)的正极分别与公共地连接。
8. 一种可控照明灯电路，其特征在于，如权利要求1、2或4所述多用途晶闸管控制器电路的输出端并联有一个照明用电器或者并联有由二个以上照明用电器以任意方式连接而组成的照明用电器组合。
9. 根据权利要求8所述的可控照明灯电路，其特征在于，所述多用途晶闸管控制器电路的输出端还并联有一只负载适配电阻。
10. 根据权利要求9所述的可控照明灯电路，其特征在于，所述晶闸管控制器电路中的控制电路包括光控兼声控延时开关电路或光控兼热释红外控制延时开关电路或光控兼人体电阻感应延时开关电路，且所述开关电路中的光敏元件位于能够接收到所述照明用电器的光照的位置处；所述照明用电器是荧光灯、节能灯或LED灯。
11. 一种可控照明灯电路，其特征在于，如权利要求3所述多用途晶闸管控制器电路的输出端并联有一个照明用电器或者并联有由二个以上照明用电器以任意方式连接而组成的照明用电器组合。
12. 根据权利要求11所述的可控照明灯电路，其特征在于，所述多用途晶闸管控制器电路的输出端还并联有一只负载适配电阻；所述照明用电器是荧光灯、节能灯或LED灯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Multi-purpose crystal tube controller circuit and controllable lighting circuit Effective date of registration: 20110106 Granted publication date: 20080910 Pledgee: Ping An Bank Ltd Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen pure new era technology Co., Ltd.|Huizhou pure semiconductor lighting technology Co., Ltd. Registration number: 2011990000003 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20120910 Granted publication date: 20080910 Pledgee: Ping An Bank Ltd Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen new era technology Co., Ltd., Guangdong pure British Photoelectric Technology Co.|Ltd. Registration number: 2011990000003 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Multi-purpose crystal tube controller circuit and controllable lighting circuit Effective date of registration: 20120910 Granted publication date: 20080910 Pledgee: Ping An Bank Ltd Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen new era technology Co., Ltd., Guangdong pure British Photoelectric Technology Co.|Ltd. Registration number: 2012990000514 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20120910 Registration number: 2011990000003 Pledgor after: Shenzhen new era technology Co., Ltd. Pledgor after: Guangdong pure British Photoelectric Technology Co., Ltd. Pledgor before: Shenzhen pure new era technology Co., Ltd. Pledgor before: Huizhou pure semiconductor lighting technology Co., Ltd. |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080910 Termination date: 20130323 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20140812 Granted publication date: 20080910 Pledgee: Ping An Bank Ltd Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen new era technology Co., Ltd., Guangdong pure British Photoelectric Technology Co.|Ltd. Registration number: 2012990000514 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |