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模电基础下的LED灯花样电路

作者: 发布时间:2019-12-07 16:19:34 阅读: 71 次

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模电基础下的LED灯花样电路

 

摘要:简要介绍了LED,对其特点等进行了分析,在模电基础上,共给出了两种LED灯花样电路设计方案,并强调了电路设计过程中需要注意的问题,希望能够为有关人员提供参考。

关键词:模电基础LED灯花样电路

 

前言:当前时代,LED灯充斥于大街小巷,在装饰城市以及展示商业广告方面,发挥了极大的价值。电路是支持LED灯实现的基础,本文以模电为基础,对LED灯花样电路的设计方法进行了深入研究。

1 LED概述

1.1 LED简介

LED又称发光二极管,由氮等化合物构成,属于一种发光器件[1]LED具有导电的功能,在导电的基础上,对电能进行转化,使其体现为光能,便产生了LED灯。从LED灯原理的角度看,为使其发光,首先需要给予LED以正向的电压,当空穴与电子汇聚时,来自辐射的荧光便会发出[2]。根据半导体材料的不同,发光的强度也不同,同时,光的波长也会存在一定差异[3]

1.2 LED特点

    LED的特点如下[4]:(1)电压低:相对于传统220V电压灯而言,LED的应用,对于电压要求较低,仅仅使用3--24V的电压,便能够支撑LED的运行。根据LED产品类型的不同,部分LED产品电压相对较高,但相对传统电压而言,仍具有显著优势。(2)安全性强:由于LED产品电压较低,因此更加适合在公共场合应用,无需担心由高电压所带来的危险,能够有效保证人民的安全。(3)耗能低:由于以LED灯为主的LED产品对电压要低,因此能量消耗也相对较低,具有经济性强的特点,用于大型商场等区域,能够有效节约电力成本,提高其经济效益。(4)响应时间快:LED产品响应时间快,内含氮等化合物较为安全,且具有不同的颜色,应用范围较广,价值较高。

2 模电基础下的LED灯花样电路

    从模电的角度看,LED灯花样电路设计方案主要包括两种。本文在准备3个三极管,以及18个LED灯的基础上,对LED灯花样电路的设计方案进行了综合阐述:

2.1 电路设计方案一

2.1.1 设计思路

电路设计方案一思路如下:(1)将电路分为三个组分,6个LED灯以并联的形式存在。(2)将LED灯置于三极管集电极以及发射级之间。(3)将电压控制在5--8V的范围内。(4)为提高设计安全性,可采用手机电池作为主要电力来源。

2.1.2 设计原理分析

电路设计方案一原理如下:电源接通后,3个三极管会首先导通,考虑元件的特点,三者通常不会同时导通,一般情况下,其中1个三极管会首先连通。将3个三极管分别视为Q1、Q2和Q3,假设Q1首先导通,在此之后,集电极会迅速下降,与之相连接的6个LED灯不会点亮。考虑到电容的问题,Q2的集电极为高电压形式,因此其下的6个LED灯会被点亮。在Q2组LED灯点亮的同时,高电压会通过Q2组电容,促使Q3组基极电压升高,Q3组集电极电压会下降,导致该组LED灯无法被点亮。总结可以发现,如采用该种方法设计,在接通电流之后,只有Q2组的LED灯会被点亮,而Q1组与Q3组LED灯则不会。

在电源通过Q3组电阻之后,Q1组的电容会迅速充电,其基极电压会增高,当达到一定程度时,Q2组会导通,导致集电极下降,最终致使Q2组的LED灯熄灭。在此之后,受Q2组电容的影响,Q3组的基极电压会呈现从降低到升高的趋势,最终使Q3组的LED灯被点亮。按照该原理,3组LED灯会分别呈现熄灭以及点亮的过程。应用上述原理,可以将LED灯组成相应文字等,为商业广告中文字的体现奠定基础。

2.1.3 方案优化

理论上讲,该种设计方案能够使不同组的LED灯交替点亮或熄灭,但对于电路性能的要求却比较高,实际情况下,电路性能无法达到非常稳定的程度,因此需对该种设计方案进行优化,以确保LED灯的交替闪亮过程不会出现失误。

具体方案优化方法如下:在Q2组的LED灯两端,分别并联极性电容。在电源接通之后,电阻会对电容充电,Q2组的集电极会下降,此时Q3组LED灯会被电量,以此类推,灯光的花样性会增强,LED灯交替闪亮的时间会缩短,使得方案得到了优化。

2.2 电路设计方案二

2.2.1 设计思路

电路设计方案二的设计思路如下:(1)将6个LED并联。(2)将LED接入到三极管集电极回路中。(3)将电压控制在6--8V的范围内。(4)为提高设计安全性,可采用手机电池作为主要电力来源。

2.2.2 设计原理分析

电路设计方案二原理如下:同样将3个三极管分别视为Q1、Q2和Q3,在电源接通之后,假设Q1导通,此时,组LED灯会被点亮,随之,Q1组集电极电压下降,待电压下降至0时,受电容作用影响,Q2组的基极电压同样会下降,因此Q2组LED灯不会被点亮。受Q2组电压以及电容的影响,Q3组基极电压会提高,致使该组LED灯被点亮。在Q3组LED灯点亮的同时,Q1组LED灯会熄灭。

2.2.3 方案优化

    方案二优化方法如下:将Q1组LED灯两侧设计极性电容,将其视为C5,此时当电源连通时,C5会自动充电,三组LED灯都会点亮,但C5充电到更大时,LED灯便会呈现交替闪亮的状态。

3 注意事项

    LED花样电路的设计过程中,需在确保符合理论要求的基础上,深入考虑实践问题,确保能够达到实践要求,提高LED灯的应用价值。

结论:

    综上所述,在LED灯被广泛用于商业以及家庭等环境下的今天,社会对其花样性的要求也不断提高,应在模电的基础上,对LED灯进行花样电路设计,确保灯光的闪亮以及熄灭能够有秩序的进行,使LED灯的优势得以发挥。需注意的是,设计过程必须坚持理论与实践相结合的原则,使设计成功能够充分满足理论与实践的要求,提高设计水平。

参考文献:

[1]吴俊明,杨洪明,杨鑫,罗捷,张俊. 考虑通信时滞和噪声的LED灯参与微电网调频的研究[J]. 电力系统保护与控制,2015,08:49-57.

[2]杨兰平. 基于模电的LED灯花样电路[J]. 电子技术与软件工程,2015,16:151-152.

[3]田向伟,马立,靳俊杰. LED灯与荧光灯的照明效果对比及经济性分析[J]. 山西建筑,2012,32:139-141.

[4]江苏 周荻. 巧用for循环完成单片机32个LED心形灯花样显示(下)[N]. 电子报,2016-01-24009.