LED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(duì),、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(chǎng)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(zhǎng),、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(duì)該電路作了了解及分析,。發(fā)現(xiàn)該電路設(shè)計(jì)得比較巧妙，有獨(dú)到之處?，F(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,。
變色燈的結(jié)構(gòu)框圖
LED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(jiǎn)單電路。
電源輸出15V電壓供LED陣列,，輸出14.6V供LED控制器,。控制器的輸出端（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(jiǎn)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Clock in是時(shí)鐘脈沖輸入，Clock out1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）．Q4～Q14是二進(jìn)制記數(shù)脈沖輸出端,，Vdd為電源正端（3～18V）．Vss為電源負(fù)端。
變色燈的電路圖
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D1～D4及穩(wěn)壓二極管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14．5V）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(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?。ㄕ伎臻g小）,。其缺點(diǎn)是對(duì)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 變色控制部分由二進(jìn)制記數(shù)器CD4060承擔(dān),。時(shí)鐘脈沖信號(hào)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(hào),。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,、Q10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D7～D9三個(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，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(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Φ60 mm,。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Φ38mm）,。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）,。僅表示各色LED的排列及印制板的走線,。兩印制板之間有4條連接線連接，在兩印制板間有絕緣墊隔離,。
這里要指出的是,，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(diǎn),，比較新穎,、效果不錯(cuò)。