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來源︰新黎明科創控股有限公司更新日期︰2020-01-03 11:10:11

LED防爆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,但點亮後會自動按一定的時間間隔變色。循環地發出青、黃、綠、紫、藍、紅、白色光。它適用于家庭生日派對、節日聚會、過節過年,給節日添加歡樂氣氛︰也可用于娛樂場所及作廣告燈等。該變色燈泡的特點是,節能(耗電約1W)、壽命長、使用方便、價格便宜。 為什麼會自動變色呢?是用什麼電路來實現變色昵?把LED防爆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析。發現該電路設計得比較巧妙,有獨到之處。現將該電路作一剖析,供電路設計、開發人員及愛好者作參考。

變色的光學原理 變色燈是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色LED防爆組成的。雙色LED防爆是我們十分熟悉的。一般由紅光LED防爆及綠光LED防爆組成。它可以單獨發出紅光或綠光。若紅光及綠光同時亮點時,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防爆分別點亮兩個LED防爆時,它可以發出黃、紫、青色(如紅、藍兩LED防爆點亮時發出紫色光);若紅、綠、藍三種LED防爆同時點亮時,它會產生白光。如果有電路能使紅、綠、藍光LED防爆分別兩兩點亮、單獨點亮及三基色LED防爆同時點亮,則能按圖1的情況發出七種不同顏色的光來。

變色燈的結構框圖 LED防爆變色燈的結構框圖如圖2所示。它由電容降壓式穩壓電源、LED防爆控制器及G、R、B三基色LED防爆陣列組成。由于這三部分都要裝入燈頭內,所以其電源采用電容器降壓.全波整流及穩壓二極管穩壓的簡單電路。

電源輸出15V電壓供LED防爆陣列,輸出14.6V供LED防爆控制器。控制器的輸出端(1、2、3)中有一個是低電平時(如1為低電平),則綠色LED防爆亮,若三個輸出端都是低電平時,則發出白光(綠、紅、藍光LED防爆都亮)。 LED防爆控制器是變色燈的關鍵,它是由CD4060來承擔的,先介紹一下CD4060。CD4060簡介 CD4060是4000系列CMOS器件中的一種,是14位二進制計數器。它內部有兩反相器,外接兩個電阻及一個電容就可組成振蕩器,作為時鐘發生器。輸入時鐘脈沖時(下降沿),輸出端輸出記數脈沖。它有一個復位端(Reset),當復位端為高電平時.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Clock in是時鐘脈沖輸入,Clock out1及Clockout2是時鐘脈沖輸出(相位差180°,Reset是復位輸入端(高電平有效).Q4~Q14是二進制記數脈沖輸出端,Vdd為電源正端(3~18V).Vss為電源負端。

變色燈的電路圖

LED防爆變色燈的電路如圖4所示。它由電源部分、變色控制部分及三基色LED防爆陣列組成,現分別介紹其工作原理︰

1.電源部分 由降壓電容C1、全波整流D1~D4及穩壓二極管D5組成的電容降壓式電路是很典型的AC/DC轉換電路。經15V的穩壓二極管穩壓後(嚴格地說是被限幅後)作為驅動LED防爆陣列的電源.經D6、C2濾波後(約14.5V)的電壓供CD4060及復位的電壓(高電平)。與電容C1並聯的電阻R1是斷開電源後,C1上的電荷經R1放電,防止燈頭上帶電。 這種電源的特點是,當負載的電壓遠小于220V時,負載上電流IL 69C(C為降壓電容,單位為uF,IL的單位為mA)。例如,C=0.47 u F時,流過負載的電流約32.4mA,並且這個電流是比較穩定的︰另外,這種電源尺寸小(佔空間小)。其缺點是對市電是不隔離的,要求封閉在燈頭內,並有良好的絕緣。

2.變色控制部分 變色控制部分由二進制記數器CD4060承擔。時鐘脈沖信號不采用一般的振蕩器電路(CD4060內部有兩個反相器,外接兩個電阻、一個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R3、C3組成的微分電路形成尖脈沖作為時鐘脈沖信號。在輸出記數脈沖中選擇Q8、Q9、Q10三端與LED防爆負極連接。當記數脈沖輸出低電平時,相應的LED防爆串被點亮。Q8、Q9、Q10的輸出時序如圖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防爆串的負極、Q9接藍色LED防爆的負極、Q10接綠色LED防爆串的負極.則在Q8為高電平、Q9、Q10為低電平時,藍光、綠光LED防爆串亮,混色後發出青光(因Q9、Q10為低電平,Reset端為低電平)。經過2.56s後變成R、G亮,發出黃光。 在圖5的時序圖中,可以看到Q8到第4個周期時,Q8、Q9、Q10輸出都是高電平,則三串LED防爆都滅。為避免在變色過程中出現這種情況,在電路中增加了D7~D9三個二極管,並由R4連接到復位端(Reset)。 在剛出現Q8、Q9、Q10三端都是高電平時,此時12腳(Reset)上出現高電平。器件被復位,使Q4-Q14各輸出端都為低電平(見附表)。一旦Q8、Q9、Q10出現低電平,紅、綠、藍光LED防爆都亮,燈光成白光,即在出現紅光後,當紅光結束,馬上變成白光,Reset端馬上變成低電平,跳過了2.56s的滅燈情況,這是電路上設計的巧妙之處。

3.三基色LED防爆陣列三基色LED防爆(B、R、G)每串有4個LED防爆串聯而成。由于紅、綠色LED防爆的管壓降與藍色LED防爆的管壓降不同及各種發光二極管的發光強度不同,在LED防爆串接回路中設置了不同的限流電阻.一方面強制了LED防爆的電流.另外也使發光亮度匹配更好。LED防爆采用視角大、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防爆變色燈泡的外形如圖6所示。


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