照度探测的几种常用技术及分析

照度探测的几种常用技术及分析

选择照度是照明设计的重要问题。照度太低，会损害人员的视力，影响学习效率；不合理的高照度则会浪费电力，选择照度必须与所进行的视觉工作相适应。学校照明可按国家颁布的《建筑照明设计标准》来选择照度和必要的照明质量，综合考虑照明系统的总效率。

节电控制开关都有一个光电传感器，以测量所处教室的光照度，从而确定是否开启灯具。常用的光电传感器有光敏电阻和光电池等两大类。

光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应。光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。光敏电阻的光电特性呈非线性。因此不适宜做检测元件，这是光敏电阻的缺点之一，在自动控制中它常用做光线有无的开关式光电传感器。另外，光敏电阻的离散性也很大，很难保证一致性，这就使得光敏电阻制成的光电传感器只能做到点控制，无法进行连续的线性调节，加之大多数都没有进行余弦校正，无法进行精确的照度测量和控制。工厂中调节好的照度值，由于安装位置的关系，很难保证所控场合实际照度满足要求，不是开启过早就是开启过晚。而且光敏电阻和其他半导体器件一样，受温度影响较大，当温度升高时，它的暗电阻会下降。温度的变化对光谱特性也有很大影响。即使安装的时候开启和关闭合适，使用一段时间，由于气温的变化，工作点也会发生较大的偏移，还是会出现开启过早或开启过晚的问题。这些势必影响学生的视力和节电效果，因此，光敏电阻照度传感器用于教室灯光控制这样对照度要求严格的场合是不合适的，只能用于楼道和卫生间等对照度要求不是很严格，只要大致判断是白天还是晚上等这类场合的使用。其优点是价格便宜。

光电池是一种自发电式的光电元件，它受到光照时自身能产生一定方向的电动势，在不加电源的情况下，只要接通外电路，便有电流通过。由于硅光电池的光谱峰值位于人眼的视觉范围，所以很多分析仪器、测量仪表也常用到它。光电池在不同的光照度下，光生电动势和光电流是不相同的。开路电压与光照度的关系是非线性的，而且在光照度为时就趋于饱和，而短路电流在很大范围内与光照度成线性关系，负载电阻越小，这种线性关系越好，而且线性范围越宽。因此检测连续变化的光照度时，应当尽量减小负载电阻，使光电池在接近短路的状态工作，也就是把光电池作为电流源来使用。光电池的温度特性是指开路电压和短路电流随温度变化的情况，短路电流随温度上升却是缓慢增加的。因此，光电池作为检测元件时，只需采用简单的措施进行补偿。由于硅光电池的性能优越，照度测量使用的照度计采用的就是硅光电池。

由于硅光电池的光电流与照度之间严格的线性关系，同时采用了视觉校正和余弦校正，使它可以精确地测量照度值，用它制造的控制开关就可以做到连续可调，可以根据控制点位置的照度与教室实际照度的比例关系，调节开关的开启与关闭照度值，使控制开关始终工作在最佳状态，既满足学生学习所需的照度，又达到最佳的节电效果。是学校教室节电照度检测控制的必然选择。