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1、精品应用物理专业本科毕业论文 自动调节亮度台灯设计专 业：应 用 物 理精品自动调节亮度台灯设计自动调节亮度台灯设计摘摘 要要光线过强、过弱都会给人眼造成伤害。光控台灯是在普通调光台灯的基础上加装一个光控电路，使其能根据周围的环境照度自动调整台灯亮度。当环境照度较弱时，光控台灯亮度就大；当环境照度较强时，光控台灯亮度就小。关键词:光控台灯 光敏电阻 光敏特性 亮度精品ABSTRACTToo light, too weak will harm eyes of people. Optical control lamp dimmer in the general table based on the
2、 installation of a light control circuit, so that it can in accordance with the surrounding environment automatically adjusts lamp brightness illumination. When the environment is weak illumination, the light table lamp brightness control on the Great; When the environment is strong illumination, th
3、e light control on the small table lamp brightness.Key words：Photo-controlled lamps Photosensitive resistor Photosensitive properties Brightness精品目 录1 光控台灯背景.11.1 光控台灯研究的背景和意义 11.2 简易光控台灯原理初探 12 光敏电阻的相关知识.32.1 光敏电阻的基本概况 32.2 光敏电阻的检测 62.3 光敏电阻的市场发展 72.4 光敏电阻的商业价值 .102.5 光敏电阻的国内市场 .153 光控灯的设计.173.1 小型
4、光控灯初探 .173.2 较复杂光控灯研究 .183.2.2 元器件选择与制作调试 .193.3 光控台灯设计 .193.4 光控灯市场的近况及发展 .204 结束语.21谢 辞 .22参考文献23精品1 光控台灯背景1.1 光控台灯研究的背景和意义自动调节亮度台灯就是我们平时所说的光控台灯，随着科技的发展，人们生活水平的提高，光控台灯逐渐得到人们的关注并得到广泛使用。 光线过强、过弱都会给人眼造成伤害。光控台灯是在普通调光台灯的基础 上加装一个光控电路，使其能根据周围的环境照度自动调整台灯亮度。当环境 照度较时，光控台灯亮度就大；当环境照度较强时，光控台灯亮度就小。1.2 简易光控台灯原理初
5、探光控台灯电路原理图如图 1-1 所示。当开关处于“手控”位置时，该台灯和普通调光台灯一样，双向晶闸管 VTH1 的导通角由 R1，RP 和 C 组成的移相网络的充电时间参数决定，调整 RP 能改变 VTH1 的导通角，从而调整台灯的亮度。当开关处于“光控”位置时，由 R2 和光敏电阻 RL 构成的分压电路通过二极管 VD 向 C 充电，改变 R2 与 RL 的分压能改变晶闸管的导通角。当光敏电阻周围的光线减弱时，RL 呈高阻，VD 右端电位升高，C 充电速度加快，晶闸管导通角增大，灯泡 EL 两端电压升高，亮度增强；反之则 RL 阻值变小，亮度减小，从而完成自动调光功能。图 1-1 光控台灯
6、电路原理图VTH1 和 VTH2 选用 3A/400V 晶闸管。VD 选用 1N4004 型二极管。光敏电阻 RL 选用 MG45 型；选用 R2 的阻值应使台灯处在“光控”位置，到黑夜时亮度适。精品由此可以看出，光敏电阻是光控台灯中的核心元件，要了解光控台灯必须先要对光敏电阻的相关知道做深一步的了解。精品2 光敏电阻的相关知识2.1 光敏电阻的基本概况2.1.1 光敏电阻的工作原理光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光
7、的变化转换为电的变化） 。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。一般光敏电阻器结构如图所示。 图 2-1 光敏电阻器2.1.2 光敏电阻的分类根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅
8、、锗、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器” ，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 2.1.3 光敏电阻的主要参数光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性 光谱特性，频率特性，精品温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。没有极性，纯粹是个电阻期间，使用时可加直流也可以加交流 2.1.4 光敏电阻的制作材料和制作原理用于
9、制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。 通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状 欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其 灵敏度。光敏电阻的原理结构如图所示。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当 受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收 一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种 由光照产生的电子空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变 小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光 子激发产生的电子空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值
10、也就逐渐恢复原值。图 2-2 光敏电阻器2.1.5 光敏电阻的特性图 2-3 cds 图片精品光敏电阻器以硫化隔制成，所以简称为 CDS，通常使用热压结晶体之光电传导零件，其特性有： 1)光传导零件之特性: CDS 之相对灵敏度与照射光线之灵敏度有关，波长从 5500 至6500A(1A=110-8cm)之间有最大的灵敏度。2 照度特性：在同样之电压下，照度愈强，光电流愈大，亦即是电阻愈小，适当的添加杂质，便能使照度在小 11000 lux 范围内保持与光电时间的直线关系。3 时间响应特性:光照射到度件，光电流达到正常值之 63%的时间，称为“上升时间“，反之一，将光遮断，而光电流减少为原来的
11、 63%之时间，则叫做“衰弱时间“。一般其值为 10 毫秒至数秒，若置于黑暗的时间较短而有照度愈强，向应时间就有愈短之倾向，此外，负载电阻增大，则上升时间就变短而衰弱时间就变长。4）温度特性: CDS 之禁带宽度高达 2.4eV(eV 为电子伏特)，故可以在-20C70C 之范围内工作，当温度上升，光灵敏度减少，在低照度时特别显著2.1.6 光敏电阻 CDS 之符号图 2-4 CDS 的符号2.1.7 光敏电阻光谱图精品图 2-5 光敏电阻光谱图2.1.8 光敏电阻特性曲线图 2-6 光敏电阻特性曲线2.1.9 光敏电阻的优缺点优点:光谱响应相当宽;光敏电阻的灵敏域可在紫外区，可见光区，也可在
12、红外区和远红外区;所测的光强范围宽;使用方便，成本低，稳定性高，寿命长;灵敏度高，工作电流大，可达数毫安。缺点：在强光照射下线性较差，频率特性也较差。多数是非线性的。不宜做线性测量元件，一般用做开关式的光电转换器。2.2 光敏电阻的检测精品用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。 将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。 将光敏
13、电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏生产和使用。2.3 光敏电阻的市场发展光敏电阻市场的低价竞争愈演愈列，正规小作坊鱼龙混杂，整个市场秩序乱七八糟。业界有识之士痛心疾首。本文让大家尽量了解光敏电阻，以便于大家在使用时能选择到正规的产品。打个比喻，光敏电阻就像一个人，人有正常人和残疾人之分，很多正常人的工作残疾人是完成不了的。更何况残疾人残疾的部位不同呢。CDS 光敏电阻已经是一种成熟的传感器。从上个世纪，前半叶诞生到今天得到广泛的应
14、用，经历了漫长的几十年。工艺在日本、美国和德国得到发展，生产在中国得到扩大，光控产品在欧美得到广泛使用。其过程既漫长又短暂。漫长的是从开发到广泛应用历时太长，短暂的是光控产品进入和千家万户仅仅两三个年头。不过，可以预言，在未来的生活中，光控产品将永远陪伴我们。过去，人们曾经把光敏电阻称为“电眼” ，可以想象，光敏电阻一定是一个高科技产品。因为光敏电阻能判断出光线的强弱变化，能够利用眼睛的功能指挥电路按光照的变化去工作，所以，对高科技之说，我没有一点的不安。光敏电阻首先是一个电阻，只是它的阻值不是固定的，它会随着光照的强弱变化而变化：光照强，光敏电阻的阻值就小；光照弱，光敏电阻的阻值就大。根据这
15、个特点，人们制造出了形形色色的光控产品。比如白天自锁夜晚开启的光控开关、月光小夜灯，白天充电晚上亮灯的太阳能草坪灯、自动光控玩具，以及自动测光的傻瓜相机、自动调节亮度的电视机、感光的验钞机等等。今后，在手机，电脑等有背光的产品上也会得到广泛的应用。这些一改当时发明者主精品要为了测光而制造的初衷。成为应用领域广泛的最贴近人们生活的传感器之一。随着应用领域的发展，光敏电阻自身也会逐渐向贴片过度。在使用中，光敏电阻体现了以下特点：一是灵敏度高，二是稳定性好。实际上，用户除了对以上两点有要求外，还有要求一致性好。为了便于讨论，我们首先对光敏电阻的几个术语作简单解释：亮电阻：亮电阻是指在 400-600
16、LUX 光照 2 小时后，在 10LUX 照度下，用A 光源（恒定电压，色温为 2853K）测出的电阻值。 暗电阻：关闭 10LUX 光照后，该电阻第十秒钟时的电阻值。 是指 10LUX 光照度和 100LUX 照度下电阻值的倍率。 = 1g（R10/R100）/1g（100/10） R10、R100 分别为 10LUX、100LUX 照度下电阻值。 的公差为0.1 现实中，观察任何一家的参数表你都会发现这样一个问题，那就是人们对光敏电阻分档时都只能给每一个型号一个范围。例如：GM5537，其亮电阻是在 10LUX 照度下阻值为 16-50k，在细看暗电阻为2M， 为 0.70.1。基本要求一定，这就为我们判定光敏电阻是否正品提供了依据，也就是说，任何一个参数不符合一定的要求，他们都不符合 GM5537 的标准，同时也划不到相邻的两个型号，这是我们就可以判定为废品或副品，光敏电阻的生产看似简单，实际上，要想做好还真不容易。光敏电阻的生产有很多工序
