2.2 调光电路
应用晶闸管可以实现无级调光。晶闸管调光的基本原理是，通过改变触发脉冲的时间来改变晶闸管的导通角，从而改变了实际通过晶闸管的交流电的平均电压，达到改变照明灯亮度的目的。
2.2.1 单向晶闸管调光电路
图2-13所示为采用单向晶闸管的调光电路。交流电由整流二极管VD1～VD4变换为脉动直流电，单向晶闸管VS接在脉动直流电回路，控制通过照明灯的交流电。
图2-13 单向晶闸管调光电路
接通电源开关S后，220V交流电源经VD1～VD4极性变换后，无论正半周还是负半周，都是从上到下正向通过单向晶闸管VS。正是有了极性变换电路，才能够用单向晶闸管控制交流电。
电源在每个半周开始时经过R1、RP向C1充电。当C1上所充电压达到单向晶闸管VS的控制极触发电压时，VS导通，沟通了照明灯EL的交流电源回路，照明灯EL点亮。R2是触发电阻，C2是抗干扰电容。
在每个半周结束时（即交流电过零时）单向晶闸管VS截止，切断照明灯EL的交流电源回路，照明灯EL熄灭。由于220V交流电具有100个半周（50Hz），同时白炽灯泡具有一定的热惰性，所以看起来照明灯EL是一直亮着的。
从每个半周开始到晶闸管VS被触发的时间，就是C1的充电时间。调节电位器RP可改变C1的充电时间常数，即改变VS的导通角，如图2-14所示。
图2-14 导通角示意图
减小电位器RP的阻值，晶闸管VS导通角增大，通过照明灯EL的平均电压增大，灯光亮度增强。增大电位器RP的阻值，晶闸管VS导通角减小，通过照明灯EL的平均电压减小，灯光亮度减弱。RP一般采用带开关电位器，并使开关S刚打开时RP处于最大阻值。这样，在使用中打开开关时灯光微亮，然后再逐步调亮，效果较好。
2.2.2 双向晶闸管调光电路
图2-15所示为采用双向晶闸管的调光电路。VS为双向晶闸管，VD为双向触发二极管。调节电位器RP可改变双向晶闸管VS的导通角，从而达到调光的目的。
图2-15 双向晶闸管调光电路
双向晶闸管是一种交流型功率控制器件，可以控制双向导通，因此可以直接接在照明灯EL的交流回路中。与单向晶闸管调光电路相比，双向晶闸管调光电路省去了4个整流二极管组成的极性变换电路，电路更加简洁，体积更小，成本更低。
2.2.3 低压石英灯调光电路
石英灯是一种时尚灯具，大都采用12V石英灯泡，具有亮度高、功耗小、寿命长和安全的特点。图2-16所示为低压石英灯调光电路，可以控制石英灯的亮度在微亮到全亮之间连续可调。
图2-16 低压石英灯调光电路
电路中，VS为单向晶闸管，VD5为触发二极管，EL为12V石英灯泡，T为电源变压器。电阻R1、电位器RP和电容C1构成定时电路，与VD5一起产生触发电压UG。
接通电源后，变压器T次级的12V、50Hz交流电压经二极管VD1～VD4桥式整流为100Hz的脉动电流，每个半周开始时通过R1、RP向C1充电，由于充电电流很小，不足以使石英灯EL发光。
随着时间的推移，当C1上所充电压达到VD5的导通电压时，VD5导通输出一个触发电压UG，使单向晶闸管VS导通，石英灯EL发光。当交流电压过零时晶闸管关断，下一个半周开始时重复以上过程。
图2-17所示为电路工作波形示意图，图中“t”为充电时间。当（R1+RP）的阻值较小时，充电时间t较短，晶闸管VS的导通角较大，石英灯EL上获得电压较大，发光较亮。当（R1+RP）的阻值较大时，充电时间t较长，晶闸管VS的导通角较小，石英灯EL上获得电压较小，发光较暗。调节电位器RP即可改变晶闸管的导通角，从而达到调光的目的。
图2-17 调光电路工作波形
2.2.4 红外遥控调光开关
红外遥控调光开关通过遥控器即可控制照明灯的开、关和灯光的明、暗变化，并具有记忆功能。红外遥控调光开关包括开关主体和遥控器两部分。
红外遥控器电路如图2-18所示，发射电路采用专用集成电路TC9148（IC4），其内部包含编码、振荡、分频、调制、放大等单元电路。SB1～SB4为4个遥控按键，可以分别控制4盏灯。当按下某一按键时，IC4便进行相应的编码并调制到38kHz的载频上，经VT2放大后驱动红外发光二极管VD6发出红外遥控信号。
图2-18 红外遥控器电路
开关主体电路如图2-19所示，接收电路采用集成红外接收头（IC1）和与IC4相配套的解码集成电路TC9149（IC2）。遥控器发出的红外信号由IC1接收、VT1放大后，进入IC2解码得到控制信号。
图2-19 开关主体电路
IC3为调光控制集成电路LS7237，内部集成有逻辑控制器、锁相环路、亮度存储器、数字比较器等，具有开、关和灯光亮度调节功能。当IC2输出的控制信号经S1、VD1加至IC3时，IC3便产生相应的触发信号经VD2使双向晶闸管VS导通、截止或改变导通角，以达到控制电灯开关或调光的目的。
SB为手动控制按键。S1为遥控通道设定开关，如用一个遥控器控制4盏灯，则应将4个开关主体电路中的S1分别拨向不同的位置。安装时，用调光开关主体直接取代原有的电灯开关即可。
使用时，按一下遥控器上的按键（小于0.4s），照明灯泡即亮；再按一下，灯泡即灭。按住按键不放（大于0.4s），灯泡将会由亮渐暗再由暗渐亮地循环变化，在达到所需亮度时松开按键即可。此亮度会被电路记忆，下次打开电灯时即为此亮度。
2.2.5 自动调光电路
自动调光电路能够根据环境光的强弱，自动调节照明灯的亮度，属于一种灯光自动控制电路，晶体闸流管构成了控制的主体。
图2-20所示为自动调光电路，单向晶闸管VS构成主控电路，光敏二极管VD6、晶体管VT1和VT2等构成光控电路，单结晶体管V等构成触发电路，二极管VD1～VD4构成桥式整流电路。
图2-20 自动调光电路
照明灯EL电源回路的交流220V电压，经VD1～VD4桥式整流后成为直流脉动电压，正向加在单向晶闸管VS两端。晶闸管VS导通时，照明灯EL有电流流过而点亮。晶闸管VS的导通角不同，照明灯EL流过的电流大小也不同，灯光亮度也就不同。这就是一般的调光原理。
自动调光电路的特点在于，晶闸管VS控制极的触发脉冲，来自光控触发电路。光敏二极管VD6接在晶体管VT1基极，用于感知环境光的变化，并通过单结晶体管V调整触发脉冲的时延，改变晶闸管VS的导通角，实现自动调光的目的。
环境光越强，VD6的光电流越大，VT1的集电极电流也越大，使VT2的基极电位升高，其集电极电流变小（VT1和VT2是PNP管），使得电容C的充电电流变小、充电时间延长，导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上后移，晶闸管VS导通角变小，照明灯EL两端的平均电压降低，亮度减弱。
环境光越弱，VD6的光电流越小，VT1的集电极电流也越小，VT2的集电极电流变大，使得电容C的充电电流变大、充电时间缩短，导致单结晶体管V产生的触发脉冲在时间上前移，晶闸管VS导通角变大，照明灯EL两端的平均电压提高，亮度增强。
稳压二极管VD5的作用，是稳定光控触发电路的工作电压，使整个电路工作更加稳定可靠。
知识链接11 光敏二极管
光敏二极管是一种常用的光敏器件，和晶体二极管相似，光敏二极管也是具有一个P-N结的半导体器件，所不同的是光敏二极管有一个透明的窗口，以便使光线能够照射到P-N结上。常见光敏二极管如图2-21所示。
图2-21 光敏二极管
1. 光敏二极管的种类
光敏二极管有许多种类，包括P-N结型、PIN结型、雪崩型和肖特基结型等，用得最多的是硅材料P-N结型光敏二极管。常见外形有透明塑封光敏二极管、金属壳封装光敏二极管、树脂封装光敏二极管等。
2. 光敏二极管的符号
光敏二极管的文字符号为“VD”，图形符号如图2-22所示。
图2-22 光敏二极管的符号
3. 光敏二极管的引脚
光敏二极管两引脚有正、负极之分，如图2-23所示，靠近管键或色点的是正极，另一脚是负极；较长的是正极，较短的是负极。
图2-23 光敏二极管的引脚
4. 光敏二极管的参数
光敏二极管的主要参数是最高工作电压、光电流、光敏灵敏度等。
① 最高工作电压URM是指在无光照、反向电流不超过规定值（通常为0.1μA）的前提下，光敏二极管所允许加的最高反向电压。光敏二极管的URM一般在10～50V范围，使用中不要超过。
② 光电流IL是指在受到一定光照时，加有反向电压的光敏二极管中所流过的电流，为几十微安。一般情况下，选用光电流IL较大的光敏二极管效果较好。
③ 光电灵敏度Sn是指在光照下，光敏二极管的光电流IL与入射光功率之比，单位为μA/μW。光电灵敏度Sn越高越好。
5. 光敏二极管工作原理
光敏二极管的特点是具有将光信号转换为电信号的功能，并且其光电流IL的大小与光照强度成正比，光照越强光电流IL越大，如图2-24所示。
图2-24 光电流与光照强度成正比
光敏二极管通常工作在反向电压状态，如图2-25所示。无光照时，光敏二极管VD截止，反向电流I＝0，负载电阻RL上的输出电压Uo＝0。有光照时，VD的反向电流I明显增大并随光照强度的变化而变化，这时输出电压Uo也较大并随光照强度的变化而变化，从而实现了光电转换。
图2-25 光电转换原理
6. 光敏二极管的用途
光敏二极管的主要用途是进行光电转换，在光控、红外遥控、光探测、光纤通信和光电耦合等方面有广泛的应用。