2.1　照明灯开关电路

照明灯开关电路的功能是控制照明灯的开与关，特点是用电子电路取代简单的机械开关，使得照明控制更方便、更快速、更智能、更节电。

2.1.1　轻触台灯开关

图2-1所示为轻触台灯开关电路，“开”和“关”为两个轻触按钮开关SB₁和SB₂，时基电路IC完成控制功能，单向晶闸管VS构成无触点直流开关，控制台灯EL的点亮与否。

图2-1　轻触台灯开关电路

时基电路IC构成RS型双稳态触发器。双稳态触发器的特点是具有两个稳定的状态，并且在外加触发信号的作用下，可以由一种稳定状态转换为另一种稳定状态。在没有外加触发信号时，现有状态将一直保持下去。

当按下“开”轻触按钮开关SB₁时，时基电路IC的第2脚被接地，即在RS触发器的置“1”输入端加上一个“0”电平触发脉冲，电路被置“1”，输出端（第3脚）输出为高电平，经R₃加至单向晶闸管VS的控制极，触发VS导通，台灯点亮。

当按下“关”轻触按钮开关SB₂时，时基电路IC的第6脚被接+V_CC，即在RS触发器的置“0”输入端加上一个“1”电平触发脉冲，电路被置“0”，输出端（第3脚）输出为“0”，单向晶闸管VS失去触发信号，在交流电过零时截止，台灯熄灭。

晶体二极管VD₁～VD₄构成桥式整流电路，为控制电路提供直流电源，并使得单向晶闸管可以控制台灯的交流回路。VD₅起隔离作用，其左侧因为有C₁滤波而为时基电路IC提供平稳的直流电压，其右侧为脉动电压保证晶闸管VS可以在过零时截止。VD₆与VD₇的作用是垫高VS的管压降，确保在VS导通时IC仍能得到一定的工作电压。

2.1.2　触摸开关电路

图2-2所示为触摸开关电路。该触摸开关具有延时功能，可应用于楼道、走廊等公共部位的照明灯节电控制。行人用手触摸一下开关，照明灯即点亮，并在数十秒后自动熄灭。电路图分析如下。

图2-2　触摸开关电路

（1）电路结构

触摸开关的控制核心是RS触发器集成电路CD4043，它是或非门结构的RS触发器，在这里接成单稳态工作模式。X为金属触摸触点，R₃与C₁构成阻容延时电路，单向晶闸管VS、整流桥VD₄～VD₇等构成执行电路，在RS触发器输出信号的作用下控制照明灯EL的亮与灭。

（2）工作原理

当人体接触到金属触摸接点X时，人体感应电压经R₁加至触发器的S端（置“1”输入端），其中的正脉冲使触发器置“1”，输出端Q＝1（高电平），通过R₄使单向晶闸管VS导通，照明灯EL点亮。

同时，输出端Q的高电平经R₃向C₁充电，C₁上电压逐步上升。当C₁上电压达到R输入端的阈值时，触发器被置“0”，输出端Q＝0，单向晶闸管VS在交流电过零时关断，照明灯EL熄灭。

照明灯EL点亮的时间T_W由延时电路R₃与C₁的取值决定，T_W＝0.69R₃C₁，本电路中延时时间约为32s。二极管VD₁的作用是当延时结束Q＝0时，将C₁上的电荷迅速放掉，为下一次触发做好准备。R₁为隔离电阻，以保证触摸接点的安全性。

如需要改变照明灯EL点亮的时间，可以通过改变R₃或C₁的大小来实现，增大R₃或C₁则亮灯时间加长，减小R₃或C₁则亮灯时间缩短。

（3）电源电路

二极管整流桥VD₄～VD₇的作用是，无论交流220V市电的相线（火线）与零线怎样接入电路，都能保证控制电路正常工作。

整流二极管VD₃、降压电阻R₅、滤波电容C₃和稳压二极管VD₂组成电源电路，将交流220V市电直接整流为+9V电源供控制电路工作。

2.1.3　门控电灯开关

夜晚回家，打开门后要摸黑找电灯开关，很不方便。门控电灯开关可以解决这些不便，在夜晚回家打开门后，室内电灯立即自动点亮。

图2-3所示为门控电灯开关电路图，由双向晶闸管VS、干簧管S等组成门控无触点开关，控制照明灯EL的交流电源。

门控部分由常开触点干簧管S与永久磁铁构成，干簧管S安装在门框上，永久磁铁安装在门上靠近干簧管的位置，如图2-4所示。

图2-3　门控电灯开关电路图

图2-4　干簧管与磁铁的位置

门关着时，磁铁靠近干簧管S使其触点闭合，将双向晶闸管VS的控制极短路，VS因无触发电压而截止，照明灯EL不亮。

当门打开时，磁铁离开了干簧管S，干簧管触点断开，电源电压经触发电阻R加至双向晶闸管VS的控制极，触发VS导通，照明灯EL点亮。

2.1.4　轻触延时节能开关

轻触延时节能开关是一种具有延时关灯功能的自动开关，按一下延时开关上的按钮，照明灯立即点亮，延时数分钟后自动熄灭，特别适合作为门灯、楼道灯等公共部位照明灯的控制开关，起到节能减排、绿色环保的功效。

图2-5所示为轻触延时节能开关电路图，由整流桥、延时控制电路、电子开关等组成，图2-6所示为电路结构方框图。

图2-5　轻触延时节能开关电路图

图2-6　轻触延时节能开关方框图

（1）整流桥

二极管VD₁～VD₄组成桥式整流电路，其作用是将220V交流电转换为脉动直流电，为延时控制电路提供工作电源。同时由于整流电路的极性转换作用，使用单向晶闸管即可控制交流回路照明灯的开关。

（2）延时控制电路

时基电路IC、晶体管VT、二极管VD₆、电容C₁等组成延时控制电路，控制单向晶闸管VS的导通与截止，其控制特点是触发后瞬时接通、延时关断。单向晶闸管VS等组成电子开关，其作用是接通或关断照明灯。IC采用CMOS型时基电路7555，具有电源电压范围宽、输入阻抗高的特点，特别适合用作长延时电路。

SB为轻触控制按钮。SB尚未被按下时，电容C₁上无电压，时基电路第3脚输出为高电平，并经R₅使晶体管VT导通，晶闸管VS因无控制电压而截止。这时，整流电路输出为峰值约310V的脉动直流电压。虽然晶体管VT导通，但由于R₆阻值很大，导通电流仅几个毫安，不足以使照明灯EL点亮。

当按下SB时，整流输出的310V脉动直流电压经R₃、VD₆使C₁迅速充满电，时基电路第3脚输出变为低电平，晶体管VT截止，其集电极电压加至晶闸管VS控制极，VS导通使EL电源回路接通，照明灯EL点亮。

松开SB后，由于C₁上已充满电，照明灯EL继续维持点亮。随着C₁通过R₄放电，数分钟后，当C₁上电压下降到时，时基电路再次翻转，晶体管VT导通，晶闸管VS在脉动直流电压过“0”时截止，照明灯EL熄灭。

（3）应用

发光二极管VD₅为指示灯，其作用是指示轻触按钮的位置，以便在黑暗中易于找到。照明灯EL未亮时，整流输出的310V脉动直流电压经R₁使发光二极管VD₅点亮，R₁为限流电阻。照明灯EL亮后，整流输出的脉动直流电压大幅度下降为3～4V（VS、VD₇、VD₈管压降之和），发光二极管VD₅熄灭。

由于本轻触延时节能开关固定在标准开关板上，因此使用时可以直接代换照明灯原来的开关，如图2-7所示。

图2-7　直接代换原有开关

2.1.5　多路控制楼道灯

多路控制楼道灯电路采用双向晶闸管控制，可以在任一楼层打开或关闭楼道灯，极大地方便了晚间楼道内的行人。图2-8所示为多路控制楼道灯电路图。

图2-8　多路控制楼道灯电路图

（1）控制电路

电路控制部分为D触发器（IC）构成的双稳态触发器，其Q输出端信号经R₂加至双向晶闸管VS的控制极，作为VS的触发信号。

S₁、S₂、S₃等为若干个控制按钮开关，任意一个按下时，将在电阻R₁上产生一个脉冲电压，触发双稳态触发器IC翻转。当双稳态触发器的Q输出端为“1”时，高电平经R₂触发双向晶闸管VS导通，楼道灯点亮。当双稳态触发器的Q输出端为“0”时，双向晶闸管VS因无触发信号而在交流电过零时截至，楼道灯熄灭。

控制按钮S₁、S₂、S₃等可以无限制地增加数量，互相并联即可。这些控制按钮根据需要分布在各个楼层，每个楼层的楼道灯也互相并联在一起。例如某人住在六楼，晚上回来时在一楼按一下控制按钮S₁，所有楼层的楼道灯都点亮提供照明；当他到达六楼家门口时，按一下六楼的控制按钮S₆，所有楼层的楼道灯都熄灭，既方便又节约电能。

（2）电源电路

控制电路采用电容降压整流电源供电，C₂为降压电容，R₃为其泄放电阻，VD₁为整流二极管，VD₂为续流二极管，C₁为滤波电容。

电容降压整流电源工作原理是，交流电正半周时，经C₂降压、VD₁整流、C₁滤波后成为直流电压，作为控制电路的工作电源。交流电负半周时，经续流二极管VD₂、降压电容C₂构成回路，如图2-9所示。电容降压整流电源的最大特点是电路简单、成本低廉，主要应用于小电流供电场合。

图2-9　电容降压整流电源工作原理

D触发器又称为延迟触发器，是一种边沿触发器。D触发器具有数据输入端D、时钟输入端CP、输出端Q和反相输出端，如图2-10所示。图2-10（a）为CP上升沿触发的D触发器，图2-10（b）为CP下降沿触发的D触发器。

图2-10　D触发器的符号

1. D触发器的特点

D触发器的特点是，输出状态的改变依赖于时钟脉冲CP的触发，即在时钟脉冲边沿的触发下，数据才得以由输入端D传输到输出端Q。没有触发信号时触发器中的数据则保持不变。上升沿触发型D触发器和下降沿触发型D触发器的真值表分别见表2-1和表2-2。

表2-1　D触发器真值表（上升沿触发）

表2-2　D触发器真值表（下降沿触发）

2. D触发器的用途

D触发器常用于数据锁存、计数和分频等电路中。

2.1.6　自动路灯控制器

自动路灯控制器能够实时检测环境光，并依据环境光的变化自动控制路灯的开启或关闭，实现路灯的自动化控制。自动路灯控制器电路如图2-11所示，555时基电路IC构成施密特触发器，R₁为光敏电阻，VT是触发晶体管，VS是双向晶闸管。

图2-11　自动路灯控制器电路图

自动路灯控制器电路包括主控电路、光控电路、电源电路等部分，图2-12所示为其原理方框图。

图2-12　自动路灯控制器方框图

（1）控制电路

主控器件采用双向晶闸管VS，实现了无触点开关控制，体积小、寿命长、造价低、开关速度快。光敏电阻R₁和555时基电路IC等组成光控电路，控制双向晶闸管VS的导通与截止。

当环境光线明亮时，光敏电阻R₁阻值很小，555时基电路输出端（第3脚）为低电平，晶体管VT和晶闸管VS均截止，照明灯EL不亮。

当环境光线昏暗时，光敏电阻R₁阻值变大，555时基电路输出端（第3脚）变为高电平，使晶体管VT导通，电源电压经R₄、VT加至双向晶闸管VS控制极，使晶闸管VS导通，照明灯EL点亮。

安装时应注意不要让自身灯泡EL的灯光照射到光敏电阻R₁上，以免出现误动作。该电路用于路灯控制，会根据自然环境光的强弱自动控制路灯的开与关。

（2）电源电路

电容器C₃、整流二极管VD₁和VD₂、稳压二极管VD₃等组成电容降压整流电源电路，为控制电路提供+6V工作电压。C₃为降压电容器，R₁是C₃的泄放电阻，C₂为滤波电容器。

采用电容降压整流电源电路，具有电路简单、功耗低、成本低的优点。缺点是整个电路带220V市电，调试和使用中应注意安全。