【正文】 電管，其輻射光譜具有極強的穿透大氣的能力，色彩鮮艷絢麗、多姿，發(fā)光效率明顯優(yōu)于普通的白 熾燈，它的線條結構變現(xiàn)力豐富，可以加工彎制成任何幾何形狀，滿足設計要求，通過電子程序控制，可變幻色彩的圖案和文字，受到人們的歡迎。 霓虹燈的亮、美、動特點，是目前熱河電光源不能代替的，在各種新型光源不斷涌現(xiàn)和競爭中獨領風騷。 由于霓虹燈是冷陰極輝光放電，一次一支質量合格的霓虹燈其壽命可達2020030000 小時。 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，霓虹燈的品種、規(guī)格也已基本系列化，可供各種用途的選擇，其質量已逐步向國際水平靠攏，隨著我國加入 WTO，與國際水平的差距將越來越小，在不久的將來必將趕超國際先進水平，但在目 前市場競爭的條件下，也確實有少數(shù)廠商缺乏誠信，在一些用戶不懂霓虹燈的性能、質量的情況下，生產(chǎn)、制作低劣產(chǎn)品在市場上低價傾銷，影響霓虹燈的聲譽。為了使廣大用戶熟悉霓虹燈，了解霓虹燈，我們在次簡單介紹一些霓虹燈的品種、規(guī)格以及制作霓虹燈的主要器材，以幫助用戶識別霓虹燈。 霓虹燈的主要部件： （ 1）以規(guī)格分：有 1 1 1 20 毫米等粗細。 （ 2）以玻璃材質分： ① 鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩(wěn)定性差，受潮后極易變質、泛堿（風化），易爆裂。目前我國使用此種材料的約占 80%左右。 ② 鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機械性能、電性能、化學穩(wěn)定性能、真空性能和光學性能優(yōu)于鈉玻璃管，其耐侯性、使用壽命大大超過鈉玻璃管，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達 20%30%左右，凡是追求質量好的制作廠家，用戶都選用鉛玻璃管制作霓虹燈。鉛玻璃管又以鉛量的多少分為：重鉛玻璃管、中鉛玻璃管和輕鉛玻璃管。 ③ 彩色玻璃管，這種玻璃管在拉制玻璃管時已充入燃料，生產(chǎn)出的玻璃管已成彩北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 5 色玻璃管。 （ 3）以霓虹燈管內涂熒光粉材料分： ① 目前使用的多數(shù)霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價格 比較便宜，一般也能滿足各種色彩要求。 ② “三基色”熒光粉，與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。 第 霓虹燈存在的問題與照明節(jié)能 城市照明規(guī)劃與節(jié)能 （ 1）城市景觀燈照明的規(guī)劃 近幾十年來，我國城市景觀燈照明工作取得了令人矚目的成就，但同時也出現(xiàn)了景觀燈照明中片面追求奢華，攀比亮度，大規(guī)模進行盲目、重復、低檔次建設的傾向。 這不僅導致了人力、財力、物力資源和能源地極大浪費，造成了眩光等夜間環(huán)境的光污染，也造成了景觀照明的精品不多、品位不高的結果，出現(xiàn)了各自為政、粗制濫造的現(xiàn)象，影 響了人民群眾的生活和健康。造成這種現(xiàn)象最主要的原因之一，就是缺少統(tǒng)一、規(guī)范、科學、合理的城市景觀照明規(guī)劃。目前從全國看來，除了少數(shù)城市，許多城市的景觀照明規(guī)劃相對滯后或者尚未提上日程?；蚴且?guī)劃設計不規(guī)范，以臨時的方案設計代替展項設計規(guī)劃等。以致出現(xiàn)了脫離城市的客觀實際和需要，盲目進行景觀照明建設的局面，浪費了資源，破壞了環(huán)境。這種現(xiàn)象應當引起充分重視。 （ 2）城市景觀照明規(guī)劃與節(jié)能的重要性和意義 建設部和國家發(fā)改委《關于加強城市照明管理促進節(jié)約用電工作的意見》作為我國城市照明工作的第一個規(guī)范性文件，明確提出 了編制城市照明專項規(guī)劃的要求和城市照明建設管理的原則?！秶鴦赵宏P于加強節(jié)能工作的決定》強調了節(jié)能工作的極端重要性和緊迫性，明確將“綠色照明”列為十大重點工程之一，要求做好節(jié)能的規(guī)劃工作。 城市照明專項規(guī)劃包括功能照明和景觀燈照明規(guī)劃。加強城市景觀照明工作，首要任務就是城市景觀照明規(guī)劃的編制。城市景觀照明工作是城市基礎設施建設和城市管理的重要內容，具有多方面的功能效益。以科學合理的城市景觀照明規(guī)劃作為指導和依據(jù)實施城市的景觀照明工程建設和管理，不僅可以美化城市，提高城市文化品位北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 6 和城市風貌水平，提升和展示現(xiàn)代化 文明城市的形象，而且可以通過改善投資環(huán)境，提高人們的生活質量，活躍和繁榮城市夜間經(jīng)濟，為城市經(jīng)濟發(fā)展注入新的活力，帶動照明、商業(yè)、旅游、文化、餐飲、廣告、經(jīng)濟事業(yè)以及相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并對城市周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展起帶動和輻射作用，增強商家投資、經(jīng)商、辦企業(yè)的信心，加快城市建設發(fā)展的步伐，甚至在城市的交通、治安等方面能帶來相關效益，其積極作用是顯而易見的。 加強城市景觀燈照明的規(guī)劃，提高城市照明質量，提倡綠色照明，保護生態(tài)，改善城市人居環(huán)境，具有深遠的社會影響和重要的政治經(jīng)濟意義。 當前霓虹燈控制的缺 點 隨著我過經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，國內各地城鎮(zhèn)景觀照明也發(fā)生了變化，霓虹燈產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國霓虹燈企業(yè)以逾幾千家，年總產(chǎn)值超過 30 億元人民幣，出口創(chuàng)匯方面也有驕人的業(yè)績。 中國經(jīng)濟持續(xù)快速健康發(fā)展，西部大開發(fā)、振興東北經(jīng)濟、長三角、珠三角東西互動、各地旅游、商貿、餐飲以及文化娛樂事業(yè)日益繁榮，越來越多的城市已將亮化、美化工程列入城市建設發(fā)展規(guī)劃，霓虹燈已成為不可缺少的夜間文化，夜間霓虹燈廣告也成為不可缺少的媒體，霓虹燈行業(yè)迎來一個新的發(fā)展機遇。 21 世紀的今天中國霓虹燈企業(yè)不斷地走進國際舞臺，產(chǎn) 品遠銷歐美等國際市場，在國際這個大舞臺上扮演著越來越重要的角色。 而當今狀況下的霓虹燈，是在被人工控制的情況下點亮和熄滅的。在控制人員感覺太黑時，將霓虹燈開啟，直到第二天早晨，才會被熄滅。這不僅大大地浪費了電能源，同時還加快了霓虹燈的壽命損耗。這是一個不科學地開關霓虹燈的方法。我們需要尋找到更好的辦法來解決這些問題。 大面積霓虹燈、彩泡等高亮度、高能耗燈具常被用作造景燈具。道路和廣場上的霓虹燈、景觀燈排列密集，每當夜幕降臨便出現(xiàn)“火樹銀花不夜天”的景象。據(jù)統(tǒng)計，每年我國僅城市照明就要消耗掉目前三峽電站 5%的 發(fā)電量。很多城市照明嚴重超標，一些建筑內部耗電竟然高達 25W㎡ ，照度超出標準 3～ 5倍；有些景觀燈 95%以上的光線射向天空，只有不到 5%的光線照到路面，能源浪費和光污染嚴重。 霓虹燈廣告牌在全世界各國的商業(yè)、學習、工作和生活等各個領域中起著重要的作用。世界各國無論大中小城市、城鎮(zhèn)、人口聚集地都會有大量的霓虹燈廣告牌。這鞋霓虹燈就如上文所說，從天黑開始，就被控制人員點亮，之后直到凌晨才會被人關北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 7 閉。這種過度使用霓虹燈的行為，極度的浪費了能源，這給我們目前緊張的資源供應問題，增加了負擔。據(jù)不完全統(tǒng)計， 2020 年中 國用電量為 7 千多億瓦，而且還在以每年增加百分之 的速度增加。 減少霓虹燈的過度浪費使用，已經(jīng)到了刻不容緩的地步。 第 節(jié) 霓虹燈光控定時開關的研究目的與方法 本文所設計研究的霓虹燈光控定時電路，是為了在科技發(fā)達的現(xiàn)代社會，利用作者所掌握的知識，使霓虹燈不會在深夜無人時點亮，即可以在深夜無人時自動熄滅。這樣的電路設計可以給城市節(jié)省下很多的能源，還可以延長霓虹燈等元件的使用壽命。這是一個綠色科技，相信在不久的將來，它將被越來越多的人所認可。 霓虹燈光控定時開關電路的設計，是通過作者大學期間學到有關數(shù) 字電路，傳感器，通信原理等知識。利用光敏電阻、 NE555 電路、 CD4060、雙向可控硅、二極管、三極管、電容和電阻等元件。組成一個由 220v 交流電源供電，光敏電阻與 NE555 芯片組成的施密特觸發(fā)器所控制， CD4060 進行點亮計時的控制點亮時間的電路。 在天黑時光控電路觸發(fā)信號，通過計時系統(tǒng)開始計時，雙向可控硅導通，點亮霓虹燈，并在計時結束以后自動熄滅霓虹燈。而計時時間的長短可以根據(jù)季節(jié)或天氣等因素的不同，通過人工進行調節(jié)。本電路開關容易控制，方法可行，具有很高的研究價值和使用價值。 第 節(jié) 霓虹燈光控 定時開關的優(yōu)點 可以在天黑時亮起 霓虹燈光控定時開關，可以在天黑光強明顯變弱時，自動開啟電源，使霓虹燈點亮。這種點亮方式，可以在人們覺得光線變暗時，自動亮起，起到了最好的廣告作用。“光控照明電路的制作主要是利用半導體光電器 —— 光敏電阻的特性制作而成的。它利用光線的強弱來控制照明開關的動作，動作點可根據(jù)實際光線的強弱調節(jié)。巡行時無須人員操作，避免了人工開關不及時等不利因素，因而有效的節(jié)約了電能 [9]” 。 北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 8 可以保持有效的點亮時間 霓虹燈光控定時開關，在整個電路系統(tǒng)中加入了定時器，可以在 點亮后自動進入計時狀態(tài)，人們可以簡單的設計它的點亮時間，自動決定合適關閉。定時 /計數(shù)器是單片機芯片中最基本的外圍接口，也是單片機的最重要的組成部分，它的用途廣泛，常為測試時間、速度、頻率、脈寬提供定時脈沖信號等。例如，我們可以在夏天時調節(jié)定時 /計數(shù)器使其點亮 4 小時，而冬天調節(jié)定時 /計數(shù)器使其點亮 6 小時。這樣，不僅可以自由決定霓虹的點亮時間，還有效的節(jié)約了能源。 全自動智能化無需人工控制 隨著現(xiàn)在信息技術的飛速發(fā)展，智能化成為工業(yè)裝置的發(fā)展趨勢。在高壓開關領域，智能化開關發(fā)展迅速，其動力首先來自電 力系統(tǒng)越來越高的可靠性要求及其越來越高的自動化程度?，F(xiàn)代配電和用電系統(tǒng)包括供電小區(qū)或智能大廈的電器設備都要求在監(jiān)測、控制及保護等方面完全自動化和智能化，開關作為重要的電流系統(tǒng)控制元件，其智能化則是上述自動化和智能化的基礎。只需要在安裝霓虹燈光控定時開關時，調試好點亮時間即可。之后無需人工控制，開關可以自行根據(jù)光的強弱，決定點亮與否。這有效的節(jié)省了人力資源。 北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 9 第 2 章 電路總體設計與分析 第 節(jié) 電源轉換電路的設計 在電源供電中， 有很多種供電電路，其中有開關電源，變壓器降 壓，阻容降壓，下面我們分別做下簡要介紹。 圖 開關電源 隨著電力電子技術的高速發(fā)展， 電力電子設備 與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開 可靠的電源，進入 80 年代 計算機電源 全面實現(xiàn)了開關電源化，率先完成計算機的電源換代，進入 90 年代開關電源相繼進入各種電子、電器設備領域， 程控交換機 、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源，更促進了開關電源技術的迅速發(fā)展 [1]。 開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關晶體管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由 脈沖寬度調制 （ PWM）控制IC 和開關器件（ MOSFET、 BJT 等）構成。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術在不斷地創(chuàng)新 ，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。 北京化工大 學北方學院畢業(yè)設計（論文） 10 開關電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關電源小型化，并使開關電源進入更廣泛的應用領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 現(xiàn)代 開關 電源 有兩種：一種是直流開關電源；另一種是交流開關電源。這里主要介紹的只是直流開關電源，其功能是將電能質量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄 電池 電源，轉換成滿足設備要求的質量較高的直流電壓（精電）。直流開關電源的核心是 DC/DC 轉換器 。因此直流開關 電源的分類是依賴 DC/DC轉換器分類的。也就是說，直流開關電源的分類與 DC/DC 轉換器的分類是基本相同的， DC/DC 轉換器的分類基本上就是直 流開關電源的分類。 直流 DC/DC 轉換器按輸入與輸出之間是否有 電氣隔離 可以分為兩類：一類是有隔離的稱為隔離式 DC/DC 轉換器；另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式 DC/DC轉換器。 隔離式 DC/DC 轉換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的 DC/DC轉換器有正激式（ Forward）和反激式（ Flyback）兩種。雙管 DC/DC 轉換器 有雙管正激式（ DoubleTransistor Forward Converter），雙管反激式（ Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（ PushPull Converter） 和半橋式（ HalfBridge Converter）四種。四管 DC/DC 轉換器就是全橋 DC/DC 轉換器（ FullBridge Converter）。 非隔離式 DC/DC 轉換器，按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。單管 DC/DC 轉換器共有六種，即降壓式（ Buck） DC/DC 轉換器 ，升壓式（ Boost） DC/DC 轉換器、升壓降壓式（ Buck Boost） DC/DC 轉換器、 Cuk DC/DC轉換器、 Zeta DC/DC 轉換器和 SEPIC DC/DC 轉換器。在這六 種 單管 DC/DC 轉換器中， Buck 和 Boost 式 DC/DC 轉換器是基本的， BuckBoost、 Cuk、 Zeta、 SEPIC式 DC/DC 轉換器是從中派生出來的。雙管 DC/DC 轉換