红外防近视自动调光台灯

市场上出售的调光台灯多为手动式，即根据使用者的需要，用手转动调光旋钮，改变台灯的亮度，虽然有节约用电的作用，但无防近视功能。目前，中、小学生患近视症的人很多，造成近视的原因，多是在灯下学习或做作业时，由于距光源过近，久而久之，使视力下降，促成近视眼。

为使中、小学生在灯下看书或做作业时，不能离灯过近，若超过规定(即调定)的距离，灯光便自动变暗乃至熄灭，而离开规定距离，灯光则自动变亮，我们设计了红外防近视自动调光台灯。它不仅可以防止在灯下学习造成眼睛近视，还具有自动调光节电及延长灯泡使用寿命的功效。

现将红外防近视自动调光台灯原理介绍如下。

1.电路工作原理

红外防近视自动调光台灯的电路原理如图23-1所示，它是由稳压电源电路、红外发射电路、红外接收电路及自动调光电路所组成的。

图中，220V交流电经桥式整流后，一路经电阻R1由稳压管DW1钳位后得到9V的直流电压，供给红外线发射电路及红外线接收电路使用；另一路加到灯泡ZD和单向可控硅SCR的两端，改变SCR的导通角，即可改变灯泡ZD的亮度。由于灯泡ZD中通过的是脉动直流电流，无交流电流的冲击电流，可延长灯泡的使用寿命。

图23-1

三极管BG1、BG2、电阻R3、R4、电容C2及C3和红外发射二极管LED，组成红外线发射电路。它是一个自激多谐振荡器，其振荡频率由电阻R3、R4和电容C2、C3决定，一般将其频率调整在2～2.5kHz。红外线发射管是接在BG2管的集电极，为集电极负载。

红外线接收管DU、三极管BG3、BG4、BG5及集成译码器C等，组成红外线接收电路。红外线发射头LED和红外线接收头，是装配在一起，构成“一体化”的传感器件，它灵敏度高、抗干扰性能好，可在强光下正常工作。

当发射头前方有人阻挡时，发射头发出的高频红外线信号将被人体反射一部分回来，红外线接收头收到这一部分信号后，经BG3、BG4、BG5及时阻容元件C4、R6和C5组成的放大电路，将其红外信号放大，并送入音频译码器IC的③脚，由IC识别译码，然后在IC的⑧输出一低电平，使三极管BG6截止，则电源经电阻R15、二极管D5向电容C10充电，使N沟道VMOS管的D、S极间电阻减少，导致BG7管的基极电位增高，电容C11充电速度放慢，使触发脉冲相位后移，单向可控硅SCR导通角减小，灯光的亮度变暗。当发射头前方人远离时，红外线接收电路发生相反的作用过程，即又恢复到初始状态，灯光又恢复原来的亮度。人体距发射头的距离越近，可控硅SCR的导通角越小，灯光越暗。这样，便限制了中、小学生在台灯下的看书间距，对保护视力起到了一定的作用。

BG7、R20、R21等组成误差放大器，BG7管的实质是起一个可变电阻的作用。BG8、C11等组成弛张振荡器，是作为单向可控硅SCR的触发电路用。在正常情况下，SCR的导通角(即灯泡ZD的亮度)是由电阻R17、R18与R19的分压(即BG7管的基极电位)所决定的，不受红外线发射、接收电路的影响。

N沟道VMOS管如图23-2所示。N沟道VMOS管的特点之一是D、S极间电阻随GS极间电压的增减而线性地变化，即GS间电容C充电时，D、S极间电阻就随着变小，若C放电时，D、S极间电阻就随着变大；特点之二是G、S极间电阻极高。这两个特点，便可以把VMOS管看作是一个可变电阻，其控制源就是G、S极间电压。正是利用了VMOS管的这一特点来改变图23-1中电阻R18的阻值的，实现了台灯的自动调光。

2.元件选择与安装

图中，IC为音频译码集成电路，选用LM567音频译码器。

图23-2

T为N沟道VMOS管，可选用BS107型VMOS型管，其管脚功能如图23-2中(b)所示。

BG1、BG2为NPN型三极管，β＞100，选用3DK4。

BG2～BG6为NPN型三极管，β＞150，可选用3DG6或9014。

BG7为PNP型三极管，β＞100，可选用3AX31或9012。

BG8为单结晶体管，选用BT33B，极间电阻应尽量在些，以减小控制电路的总电流。

SCR为单向可控硅，用1A、400V的任意型单向可控硅。

D1～d5为二极管，规格是1A、400V，如1N4001等。

LED和DU为红外线发光二极管和红外线接收二极管。在选择时，红外线发射管可选用与接收管配对的任何型号管子，由于所监视的距离很近，要选用小功率红外发光管，如5GL或HG410型。

R1 30kΩ，2W R2、R6、R8 1kΩ

R3、R4 51kΩ R5 100kΩ

R7、R13、R14、R15、R21 10kΩ

R9 680kΩ R10 120kΩ

R11 5.1kΩ R12 22kΩ半可调电阻

R16 72kΩ R17、R23 100Ω

R18 20kΩ R19 47kΩ半可调电阻

W 470Ω半可调电阻或电位器

R20 2kΩ R22 220Ω

DW1为稳压管 2CW58 DW2为稳压管 2CW53

C1 0.1μF 400V

C2、C3、C6、C7 0.01μF

C4、C8、C11 0.1μF C5 4.7μF

C9 1μF C10 220μF 16V

L的电感量为100μH，它与C1组成噪音滤波电路，可抑制对其它电子设备的射频干扰。

红外线发射头与接收头的安装，如图23-3所示，它是用圆钢或其他材料加工而成，尔后将发射管和接收管分别装入孔内，并用粘合剂粘牢，后部不能透光。调整发射电路中的W，即可改变“监视”距离。此距离依台灯灯泡的瓦数而定，一般控制在30～50cm。为使用者方便，W可选用电位器，固装在台灯座的盒面内，外露旋钮，供调整监视距离用。红外线发射头与接收头安装好，应固装在台灯座的盒面上，发射头的角度在30°～60°之间。

红外防近视自动调光台灯的印刷电路如图23-4所示。

图23-3

图23-4

按印刷电路组装完毕，再按电路图检查确认无误后，红外线发射管与接收管先不要组装在一起，用单芯屏蔽线将接收管引出，距发射管0.5～1m，相互对正，接通电源后，调整接收电路中的R2，使接收电路的谐振频率和发射+电路的高频红外频率相同。若两者频率始终不能发生谐振，应检查发射与接收电路有无元件损坏，或者安装有无错误的地方；另是通过调整发射频率试之。

两发射与接收管组装在一起时，其监视距离的远近，可调整W阻值，改变发射功率(即高频红外频率信号的强弱)。

当红外线发射与接收电路调整好后，应接上40W或60W的灯泡，调整R18和R19的阻值，使可控硅SCR导通角适中，尔后让红外线发射与接收电路工作，观察灯光的变化。如变化不是很明显，表明R18的阻值过大，它与VMOS管D、S间电阻并联后的等效电阻太大，应适当减小R18的阻值，或调整R19阻值试之。

所有元件应装得紧凑，缩小体积，以便台灯底座内能容纳下。