LED小制作復(fù)習(xí)進(jìn)程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED小制作-趣味電子小制作LED變色燈電路2008/05/2805:54LED變色燈是一種新型燈泡。它的外形與一般乳白色白熾燈泡相同，但點(diǎn)亮后會(huì)自動(dòng)按一定的時(shí)間間隔變色。循環(huán)地發(fā)出青、黃、綠、紫、藍(lán)、紅、白色光。它適用于家庭生日派對、節(jié)日聚會(huì)、過節(jié)過年，給節(jié)日添加歡樂氣氛：也可用于娛樂場所及作廣告燈等。該變色燈泡的特點(diǎn)是，節(jié)能(耗電約1W)、壽命長、使用方便、價(jià)格便宜。為什么會(huì)自動(dòng)變色呢?是用什么電路來實(shí)現(xiàn)變色昵?把LED變色燈泡拆開來瞧瞧，通過從印制板上的元器件及走線整理出電路圖對該電路作了了解及分

2、析。發(fā)現(xiàn)該電路設(shè)計(jì)得比較巧妙，有獨(dú)到之處。現(xiàn)將該電路作一剖析，供電路設(shè)計(jì)、開發(fā)人員及愛好者作參考。變色的光學(xué)原理變色燈是由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色LED組成的。雙色LED是我們十分熟悉的。一般由紅光LED及綠光LED組成。它可以單獨(dú)發(fā)出紅光或綠光。若紅光及綠光同時(shí)亮點(diǎn)時(shí)，紅綠兩種光混合成橙黃色。變色燈的變色原理如圖1所示。三種基色LED分別點(diǎn)亮兩個(gè)LED時(shí)，它可以發(fā)出黃、紫、青色(如紅、藍(lán)兩LED點(diǎn)亮?xí)r發(fā)出紫色光)；若紅、綠、藍(lán)三種LED同時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，它會(huì)產(chǎn)生白光。如果有電路能使紅、綠、藍(lán)光LED分別兩兩點(diǎn)亮、單獨(dú)點(diǎn)亮及三基色LED同時(shí)點(diǎn)亮，則能按圖1的情況發(fā)出七種不同顏色的光來。LE

3、D變色燈的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。它由電容降壓式穩(wěn)壓電源、LED控制器及G、R、B三基色LED陣列組成。由于這三部分都要裝入燈頭內(nèi)，所以其電源采用電容器降壓全波整流及穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓的簡單電路。變色燈的結(jié)構(gòu)框圖電源輸出15V電壓供LED陣列，輸出14.6V供LED控制器?？刂破鞯妮敵龆?1、2、3)中有一個(gè)是低電平時(shí)(如1為低電平)，則綠色LED亮，若三個(gè)輸出端都是低電平時(shí)，則發(fā)出白光(綠、紅、藍(lán)光LED都亮)。LED控制器是變色燈的關(guān)鍵，它是由CD4060來承擔(dān)的，先介紹一下CD4060。CD4060簡介CD4060是4000系列CMOS器件中的一種，是14位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。它內(nèi)部有兩反相器，外接兩

4、個(gè)電阻及一個(gè)電容就可組成振蕩器，作為時(shí)鐘發(fā)生器。輸入時(shí)鐘脈沖時(shí)(下降沿)，輸出端輸出記數(shù)脈沖。它有一個(gè)復(fù)位端(Reset)，當(dāng)復(fù)位端為高電平時(shí)所有輸出端都是低電平，如表1所示。CD4060為16管腳DIP封裝，各管腳排列如圖3所示。其中Clockin是時(shí)鐘脈沖輸入，Clockout1及Clockout2是時(shí)鐘脈沖輸出(相位差180，Reset是復(fù)位輸入端(高電平有效)Q4Q14是二進(jìn)制記數(shù)脈沖輸出端，Vdd為電源正端(318V)Vss為電源負(fù)端。LED變色燈的電路如圖4所示。它由電源部分、變色控制部分及三基色LED陣列組成，現(xiàn)分別介紹其工作原理：1電源部分由降壓電容C1、全波整流D1D4及穩(wěn)壓

5、二極管D5組成的電容降壓式電路是很典型的AC/DC轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)15V的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓后(嚴(yán)格地說是被限幅后)作為驅(qū)動(dòng)LED陣列的電源經(jīng)D6、C2濾波后(約145V)的電壓供CD4060及復(fù)位的電壓(高電平)。與電容C1并聯(lián)的電阻R1是斷開電源后，C1上的電荷經(jīng)R1放電，防止燈頭上帶電。這種電源的特點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載的電壓遠(yuǎn)小于220V時(shí)，負(fù)載上電流IL69C(C為降壓電容，單位為uF，IL的單位為mA)。例如，C=0.47uF時(shí)，流過負(fù)載的電流約32.4mA，并且這個(gè)電流是比較穩(wěn)定的：另外，這種電源尺寸小(占空間小)。其缺點(diǎn)是對市電是不隔離的，要求封閉在燈頭內(nèi)，并有良好的絕緣。2變色控制部分變色控制

6、部分由二進(jìn)制記數(shù)器CD4060承擔(dān)。時(shí)鐘脈沖信號不采用一般的振蕩器電路(CD4060內(nèi)部有兩個(gè)反相器，外接兩個(gè)電阻、一個(gè)電容即可組成振蕩器)，而在電源電路中串接R5，在R5上的50Hz交流電壓經(jīng)R3、C3組成的微分電路形成尖脈沖作為時(shí)鐘脈沖信號。在輸出記數(shù)脈沖中選擇Q8、Q9、Q10三端與LED負(fù)極連接。當(dāng)記數(shù)脈沖輸出低電平時(shí)，相應(yīng)的LED串被點(diǎn)亮。Q8、Q9、Q10的輸出時(shí)序如圖5所示。50Hz的周期為0.02s，Q8的周期為5.12s，Q9的周期為10.24s，Q10的周期為20.48s。Q8接紅色LED串的負(fù)極、Q9接藍(lán)色LED的負(fù)極、Q10接綠色LED串的負(fù)極則在Q8為高電平、Q9、Q

7、10為低電平時(shí)，藍(lán)光、綠光LED串亮，混色后發(fā)出青光(因Q9、Q10為低電平，Reset端為低電平)。經(jīng)過2.56s后變成R、G亮，發(fā)出黃光。在圖5的時(shí)序圖中，可以看到Q8到第4個(gè)周期時(shí)，Q8、Q9、Q10輸出都是高電平，則三串LED都滅。為避免在變色過程中出現(xiàn)這種情況，在電路中增加了D7D9三個(gè)二極管，并由R4連接到復(fù)位端(Reset)。在剛出現(xiàn)Q8、Q9、Q10三端都是高電平時(shí)，此時(shí)12腳(Reset)上出現(xiàn)高電平。器件被復(fù)位，使Q4-Q14各輸出端都為低電平(見附表)。一旦Q8、Q9、Q10出現(xiàn)低電平，紅、綠、藍(lán)光LED都亮，燈光成白光，即在出現(xiàn)紅光后，當(dāng)紅光結(jié)束，馬上變成白光，Rese

8、t端馬上變成低電平，跳過了2.56s的滅燈情況，這是電路上設(shè)計(jì)的巧妙之處。3三基色LED陣列三基色LED(B、R、G)每串有4個(gè)LED串聯(lián)而成。由于紅、綠色LED的管壓降與藍(lán)色LED的管壓降不同及各種發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度不同，在LED串接回路中設(shè)置了不同的限流電阻一方面強(qiáng)制了LED的電流另外也使發(fā)光亮度匹配更好。LED采用視角大、亮度高的草帽型。在圖4的電路中，降壓電容器C1采用了耐壓250V的，雖然250V耐壓的電容的實(shí)際耐壓值是大于300V的，若市電的最高值是242V，其峰值電壓是341V。采用耐壓400V的更安全。外形與印制板LED變色燈泡的外形如圖6所示。乳白色玻璃外罩的直徑為60mm。印制板分兩塊，一塊是電源部分及控制器部分，另一塊是LED陣列。電源部分及控制器部分的印制板圖如圖7所示(印制板外圓尺寸38mm)。圖中僅示出有關(guān)元器件位置及印制板的走線(并未按比例畫)。LED陣列的印制板如圖8所示(并未按比例畫