LED變色燈是一種新型燈泡。它的外形與(yu) 一般乳白色白熾燈泡相同，但點亮後會(hui) 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。它適用於(yu) 家庭生日派對、節日聚會(hui) 、過節過年，給節日添加歡樂(le) 氣氛：也可用於(yu) 娛樂(le) 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(jia) 格便宜。

　　為(wei) 什麽(me) 會(hui) 自動變色呢?是用什麽(me) 電路來實現變色昵?把LED變色燈泡拆開來瞧瞧，通過從(cong) 印製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組成的。雙色LED是我們(men) 十分熟悉的。一般由紅光LED及綠光LED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(liang) 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分別點亮兩(liang) 個(ge) LED時，它可以發出黃、紫、青色(如紅、藍兩(liang) LED點亮時發出紫色光);若紅、綠、藍三種LED同時點亮時，它會(hui) 產(chan) 生白光。如果有電路能使紅、綠、藍光LED分別兩(liang) 兩(liang) 點亮、單獨點亮及三基色LED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控製器及G、R、B三基色LED陣列組成。由於(yu) 這三部分都要裝入燈頭內(nei) ，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陣列，輸出14.6V供LED控製器。控製器的輸出端(1、2、3)中有一個(ge) 是低電平時(如1為(wei) 低電平)，則綠色LED亮，若三個(ge) 輸出端都是低電平時，則發出白光(綠、紅、藍光LED都亮)。

　　LED控製器是變色燈的關(guan) 鍵，它是由CD4060來承擔的，先介紹一下CD4060。

　　CD4060簡介

　　CD4060是4000係列CMOS器件中的一種，是14位二進製計數器。它內(nei) 部有兩(liang) 反相器，外接兩(liang) 個(ge) 電阻及一個(ge) 電容就可組成振蕩器，作為(wei) 時鍾發生器。輸入時鍾脈衝(chong) 時(下降沿)，輸出端輸出記數脈衝(chong) 。它有一個(ge) 複位端(Reset)，當複位端為(wei) 高電平時.所有輸出端都是低電平，如表1所示。

　　

 

　　CD4060為(wei) 16管腳DIP封裝，各管腳排列如圖3所示。其中Clock in是時鍾脈衝(chong) 輸入，Clock out1及Clockout2是時鍾脈衝(chong) 輸出(相位差180°，Reset是複位輸入端(高電平有效).Q4～Q14是二進製記數脈衝(chong) 輸出端，Vdd為(wei) 電源正端(3～18V).Vss為(wei) 電源負端。

　　

 

 

　　LED變色燈的電路如圖4所示。它由電源部分、變色控製部分及三基色LED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(yan) 格地說是被限幅後)作為(wei) 驅動LED陣列的電源.經D6、C2濾波後(約14.5V)的電壓供CD4060及複位的電壓(高電平)。與(yu) 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，當負載的電壓遠小於(yu) 220V時，負載上電流IL≈69C(C為(wei) 降壓電容，單位為(wei) uF，IL的單位為(wei) mA)。例如，C=0.47 u F時，流過負載的電流約32.4mA，並且這個(ge) 電流是比較穩定的：另外，這種電源尺寸小(占空間小)。其缺點是對市電是不隔離的，要求封閉在燈頭內(nei) ，並有良好的絕緣。

　　2.變色控製部分 變色控製部分由二進製記數器CD4060承擔。時鍾脈衝(chong) 信號不采用一般的振蕩器電路(CD4060內(nei) 部有兩(liang) 個(ge) 反相器，外接兩(liang) 個(ge) 電阻、一個(ge) 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衝(chong) 作為(wei) 時鍾脈衝(chong) 信號。在輸出記數脈衝(chong) 中選擇Q8、Q9、Q10三端與(yu) LED負極連接。當記數脈衝(chong) 輸出低電平時，相應的LED串被點亮。Q8、Q9、Q10的輸出時序如圖5所示。50Hz的周期為(wei) 0.02s，Q8的周期為(wei) 5.12s，Q9的周期為(wei) 10.24s，Q10的周期為(wei) 20.48s。

　　

 

 

　　Q8接紅色LED串的負極、Q9接藍色LED的負極、Q10接綠色LED串的負極.則在Q8為(wei) 高電平、Q9、Q10為(wei) 低電平時，藍光、綠光LED串亮，混色後發出青光(因Q9、Q10為(wei) 低電平，Reset端為(wei) 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(ge) 周期時，Q8、Q9、Q10輸出都是高電平，則三串LED都滅。為(wei) 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(ge) 二極管，並由R4連接到複位端(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。器件被複位，使Q4-Q14各輸出端都為(wei) 低電平(見附表)。一旦Q8、Q9、Q10出現低電平，紅、綠、藍光LED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陣列三基色LED(B、R、G)每串有4個(ge) LED串聯而成。由於(yu) 紅、綠色LED的管壓降與(yu) 藍色LED的管壓降不同及各種發光二極管的發光強度不同，在LED串接回路中設置了不同的限流電阻.一方麵強製了LED的電流.另外也使發光亮度匹配更好。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耐壓的電容的實際耐壓值是大於(yu) 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(yu) 印製板

　　LED變色燈泡的外形如圖6所示。

　　

 

　　乳白色玻璃外罩的直徑為(wei) Φ60 mm。印製板分兩(liang) 塊，一塊是電源部分及控製器部分，另一塊是LED陣列。電源部分及控製器部分的印製板圖如圖7所示(印製板外圓尺寸Φ38mm)。圖中僅(jin) 示出有關(guan) 元器件位置及印製板的走線(並未按比例畫)。LED陣列的印製板如圖8所示(並未按比例畫)。僅(jin) 表示各色LED的排列及印製板的走線。兩(liang) 印製板之間有4條連接線連接，在兩(liang) 印製板間有絕緣墊隔離。

　　

 

 

 

　　這裏要指出的是，外部燈泡必須采用乳白色的。這樣才能較好的混色，不可采用透明的材料。

　　這種變色燈泡的功率約1W，比較省電，但亮度差一點，比較新穎、效果不錯。