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基于定时器的LED灯电路图制作 浅谈LED灯工作原理
 
来源:本站 发表时间:2018-11-19 点击数:2508次

 

  本文主要是关于LED灯的相关介绍,并着重对基于定时器的LED灯电路图有详尽的描述。

  LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片,用银胶或白胶固化到支架上,然后用银线或金线连接芯片和电路板,四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,最后安装外壳,所以 LED 灯的抗震性能好。

  3、可以工作在高速状态:节能灯如果频繁的启动或关断,灯丝就会发黑,很快的坏掉,所以更加安全。

  4、固态封装,属于冷光源类型。所以它很好运输和安装,可以被装置在任何微型和封闭的设备中,不怕振动。

  5、led技术正日新月异的在进步,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断的降低。一个白光LED进入家庭的时代正在迅速到来。

  6、环保,没有汞的有害物质。LED灯泡的组装部件可以非常容易的拆装,不用厂家回收都可以通过其它人回收。

  7、配光技术使LED点光源扩展为面光源,增大发光面,消除眩光,升华视觉效果,消除视觉疲劳。

  8、透镜与灯罩一体化设计。透镜同时具备聚光与防护作用,避免了光的重复浪费,让产品更加简洁美观。

  9、大功率led平面集群封装,及散热器与灯座一体化设计。充分保障了led散热要求及使用寿命,从根本上满足了LED灯具结构及造型的任意设计,极具LED灯具的鲜明特色。

  10、节能显著。采用超高亮大功率led光源,配合高效率电源,比传统白炽灯节电80%以上,相同功率下亮度是白炽灯的10倍。

  11、超长寿命50,000小时以上,是传统钨丝灯的50倍以上。LED采用高可靠的先进封装工艺共晶焊,充分保障LED的超长寿命。

  14、耐冲击,抗雷力强,无紫外线(UV)和红外线(IR)辐射。无灯丝及玻璃外壳,没有传统灯管碎裂问题,对人体无伤害、无辐射。

  15、低热电压下工作,安全可靠。表面温度60℃(环境温度Ta=25℃时)。

  16、宽电压范围,全球通用LED灯。85V~ 264VAC全电压范围恒流,保证寿命及亮度不受电压波动影响。

  18、降低线路损耗,对电网无污染。功率因数0.9,谐波失线%,EMI符合全球指标,降低了供电线路的电能损耗和避免了对电网的高频干扰污染。

  20、发光视效能率可高达80lm/w,多种LED灯色温可选,显色指数高,显色性好。

  很明显,只要LED灯的成本随led技术的不断提高而降低。节能灯及白炽灯必然会被LED灯具所取代。

  以下针对霓虹灯与LED灯相关比较,加入最新的LED技术进去比较,不是之前大家在网络中见到的那份资料。

  按光衰7%,实际只有约50000小时。按光衰3%,实际运用可以达到80000小时。

  光通量,光效和显色性可以,但太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。

  LED低压好,但载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。

  LED不一致性大,霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定,比如用CREE 跟AOD芯片相结合,取各自芯片的优点。

  全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元)LED光源现比例小于1%。

  运用定时器0工作在方式1(16位计数器)实现LED灯的闪烁。先来看看定时器0工作在方式1的逻辑结构图。

  从上图可以看到,GATE先经过非门,再和INT0引脚作为或门的输入。这里简单提一下数字电路中的与门、或门和非门。顾名思义,与门当且仅当所有输入都位高电平时输出才是高电平,或门只要有其中之一输入是高电平则输出就是高电平,非门的输出电平状态刚好和输入电平状态相反。因此从定时器0方式1的逻辑结构图中,当GATE=0,且TR0=1时,TL0低8位寄存器便在机器周期的作用下开始加1计数。当TL0计满之后向TH0进位,直到TH0也计满,此时再来一个计数,计数器便溢出TF0置1,发出定时器0中断申请。

  在清楚定时器的工作方式之后,重点就是如何让定时器定时我们想要的时间呢?这就涉及到定时器的初值问题。定时器一旦启动,便在TL0和TH0原来的基础上开始每隔一个机器周期加1操作直到溢出。假设在程序开始执行时TL0和TH0的初值都是0,单片机的晶振是12MHz,那么该单片机的机器周期就是1us,计满TL0和TH0一共需要(2的16次方减1=65535)个数,再来一个加1就溢出。也就是说定时器最多可以定时的时间是65536us(65.536ms),可想而知如果我们需要定时器能够定时50ms的线必须有一定的初值。通俗的理解就是定时器的16位计数器是个水桶,这个水桶最多能够倒满65.536斤水,而我们只需要往水桶里到50斤水就把水桶倒满,这个时候水桶里必须要有15.536斤水,这就是初值。

  好,这里我们就正式开始如何确定定时器的初值,我们要让定时器定时50ms就产生一次中断,这个时候TL0和TH0装入的总数就是65536-50000=15536,把15536对256取模:15536/256=60装入TH0中,把15536对256求余:15536%256=176装入TL0中。这样就得到我们想要的初值了。

  那么为什么这样算呢?之前已经说过定时器0工作在方式1时是16位的计数器,其中TH0是高8位,TL0是低8位,单片机复位时TL0和TH0初值如下图所示,每一位的值都是二进制(要么是0要么是1),当TL0计满之后向TH0进位,TH0计满后再加1就申请定时器中断。

  TL0计满一次时8位值都是1,也就是255(2的8次方减1),再来一个加1时TL0全部清零向TH0进位,也就是说此时TL0中的值是0000 0000,而TH0中的值是0000 0001,这个时候是计数256次;同样的等到TL0第二次计满时8位值都是1,再来一个加1时TL0全部清零向TH0进位,也就是说此时TL0中的值是0000 0000,而TH0中的值是0000 0010,这个时候是计数2*256次,依次类推,当计满256*256次时溢出。大家看出规律了吗?

  好,我们继续讲任何一种情况,假设TL0中的初值是十进制L,TH0中的初值是十进制H,那么经过(256-L)次计数后TH0中的值加1变成H+1,TL0中的值变成0;再经过256次计数后TH0中的值变成H+2,TL0中的值变成0。依次类推,当TH0加了(256-H)次1时发生溢出,定时器请求中断。

  因此一共经过了【(256-H-1)*256+256-L】=(65536-256H-L)次计数定时器请求中断。也就是说定时器中的16位寄存器的初值C=256H+L。

  很明显TH0中的初值H=C/256,而TL0中的初值L=C%256,这就推导出来了。

  中断函数没有返回值和参数,函数名只要符合C语言标准就可以,中断号是指单片机中的中断源序号,是编译器识别不同中断源的唯一凭证,using工作组是指这个中断服务程序使用单片机内存中4组工作寄存器的哪一组,由编译器自动分配,通常我们可以忽略不写。

  //count是全局变量,通俗地说就是程序每次重新执行时值保持住最近一次的值

  count++; //每进入一次中断,也就是说50ms时间到了,count变量进行累计

  ●点亮过程:在平常灯不亮时:C1由+B(+B为铅蓄电池电压)通过R1、R2、R3充电至+B,此时灯不亮为待机状态。使用时当按下SW然后松开,C1的正极被短接到Q1的b极,而C1的负极接Q1的e极,由于C1两端电压为+B且不能突变,故Q1因Ube1电压很大很快进入饱和状态,Q1饱和后其C极电位几乎为0V,+B则通过R1、R2的分压加至Q4的b极,Ube4正偏,于是Q4也迅速饱和导通,使Q4的C极电位几乎为+B。它产生两个作用:一是使稳压管ZD1(稳压值约为2.5V)反向击穿、D3正向导通,之后剩余电压加至Q1的b极,使Q1维持饱和,实现自保。二是此+B电压经R6和R5的分压加至Q3的b极,使Q3也饱和导通,于是高亮度LED有电流流过而发光,电灯开始照明。Q1由于自保维持饱和导通.其C极电位几乎为0V,则C1通过R3、Uce1放电而使其两端电压为0V。

  ●关闭过程:如果在照明状态下再按一下SW并松开,由于C1两端电压为0V,使Q1的b-e结电压为0V而截止,Q1的c极因Q1截止变为+B电位。Q4的b极也因R1、R2的分压为+B电位,Q4的b-e结因0V偏置截止.Q4的c极失去+B电压使Q3截止,3个LED无电流通过而熄灭(电灯被关闭),此时C1又由+B通过R1、R2、R3充电,为下次动作作准备。

  ●充电状态时:充电器的直流电源Vcc通过D1接入+B,为铅蓄电池充电,同时Vcc通过D2加至Q4的b极,使Q4维持截止状态,此时即使按下SW,Q1无论是导通或截止,Q4均截止,所以Q3也截止,3只LED无电流通过而不亮.以免影响充电。

  ●铅蓄电池充满电时,实测+B电压为4.2V。为了使Q1在使用时能维持饱和导通(能自保)。+B必须大于Uce4+Uzd1+UD3+Ube1=0.2+2.5+0.6+0.6=3.9V;当+B电压在使用中下降至3.9V以下时.不足以使ZD1反向击穿而使Q1无法实现自保.此时的现象是按下SW后3个LED闪亮一下或维持几分钟后熄灭,很多人误认为是灯坏了。实际上此时应该充电了.而不是有故障。

  由于+B只有4V.故该电路工作在低电压的情况下.一般元件不易损坏,只有Q3以及R7、R8、R9工作时电流较大,维修时应重点考虑

  低成本高性能LED照明灯电路图在实用新型专利“一种低成本高性能LED照明电路”中提出了“稳流”这一新概念,如果这一概念得到专家认可的话,这一概念从电子学角度可以说“填补了一项概念上的空白”,尽管它以前并没有什么大用途。在实用新型专利“一种低成本高性能LED照明电路”中提出了“稳流”这一新概念,如果这一概念得到专家认可的话,这一概念从电子学角度可以说“填补了一项概念上的空白”,尽管它以前并没有什么大用途。

  交流电源出现之后,就有AC变DC的需要。要从AC得到一个DC电源,我们先就得进行整流,但是整流输出得到的电压是半正弦波的,于是有个简单的方法是在输出端并联一个电容,将电荷存起来,这就是滤波。对于对电源波动要求不高的负载,只要滤波就行了,但对于对电压要求要达到电池的电压性质差不多的电路来说,滤波就不行了,而必须稳压。

  滤波电路中最佳的有源滤波电路可以得到近似于直流的电源,但它依然不是稳压电源。因为它输出的电压尽管接近于直流,但却会随输入交流电压的升高而升高、随负载电流的增加而降低。但稳压电源的输出电压则不会有这种变化。

  简单的稳压电源,为了保证输出电压的稳定,当输入电压升高时,它就得将过剩的电能消耗在稳压电路上,因此,稳压电源会发热,而滤波电源的发热则要小得多了。

  二、“稳流”与“恒流”在有些电子电路中,因某种需要,我们要向其提供恒稳的电流,而不是稳定的电压,于是就产生了“恒流电源”。

  但还有一类元件,它不允许电流有较大的波动,也就是不能过流,但是,较小的电流它也能工作,比如LED就是这样一种元件。这时我们只要向它提供基本上没有波动的电流就行了,这个没有滤动的电流源就称为“稳流源”,这类电流或使电流成为这类电流就称为“稳流”。

  三、四个概念的对比“稳流”和“滤波”很相似,但不同的是,稳流针对的对象是电流,而滤波针对的是电压;“恒流”与“稳压”很相似,但也是同样的不同,恒流针对的对象是电流,而稳压针对的对象是电压。

  “稳流”随输入电流的增加,而增加输出电流;“滤波”随输入电压的升高,而升高输出电压。

  “恒流”输入的电流增加而提升输入电压,但输出电流不变;“稳压”输入的电压发生变化,输出的电压不变。 注:这里所述的这类“稳流电路”是在专利“一种低成本高性能LED照明电路中提出的,是否为首创待考证。其它的“稳流电路”一般指可调“恒流电路”。

  关于LED灯的相关介绍就到这了,希望通过本文能让你对LED灯有更深的认识。

  预计2020年中国LED市场规模达458亿,贯穿式尾灯有望成为未来发展趋势


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