1、信息职业技术学院毕业设计说明书（论文）设计题目: 护栏灯 LED 多彩电路设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电 07-2 班 学 号: 姓 名: 指导教师: 二 00 九年十二月十五日业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名梁坤 学号 2 班级 应电 07-2 专业 应用电子技术设计题目 护栏灯 LED 多彩电路设计指导教师姓名 职 称 工作单位及所从事专业 联系方式 备 注讲师设计（论文）内容：1三路七彩同步闪光；2电源电路；3市电频率 5060Hz。进度安排：第 3-5 周：资料收集；第 6-7 周：论文初稿；第 8-11 周：电路设计并做实物；第 12-14 周：论文定稿；第
2、 15-16 周：论文答辩。主要参考文献：1 华成英 诗白主编.模拟电子技术基础.北京.高等教育出版社， 20062 张洪润主编.电子线路与电子技术.北京.清华大学出版社， 20063 杨恒主编.LED 照明驱动电路设计与实例精选.北京.中国电力出版社，20084 王一群.电子技术及制作.福建.福建科技出版社，20045 郑应光主编.模拟电子线路( 一).南京.东南大学出版社，20046 郑应光主编.模拟电子线路( 二).南京.东南大学出版社，2005审批意见教研室负责人：年 月 日四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目 录摘 要 .1第一章 绪 论 .21.1 三路七彩发光数码管的概述
3、 .21.2 设计的目的与意义 .21.3 设计的内容及解决问题的方法 .3第二章 方案选择 .42.1 电源电路 .42.2 三路七彩电路 .4第三章 单元电路设计 .63.1 电源电路设计 .63.1.1 降压电路 .63.1.2 直流稳压电路 .73.2 三路七彩输出电路设计 .83.3 整机原理图及工作原理 .9第四章 电路制作及调试 .104.1 电路制作及元器件的安装 .104.2 电路的测试 .10结 论 .11致 谢 .12参考文献 .13附录 1 护栏灯 LED 多彩整体电路图 .14附录 2 元件明细表 .15四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 0 页 摘 要本课
4、题所设计的是一个护栏灯 LED 多彩电路，广泛应用于立交桥，河道护栏，花园，建筑外墙等场所装饰。本设计中三路七彩同步闪光电路是最重要的组成部分，它的作用是用于红、绿、蓝三基色混色实现七种颜色的变化，采用输出波形的脉宽调制，即调节 LED 灯导通的占空比，在扫描速度很快的情况下，利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。一根灯管能够同时变化出七种不同颜色，并可产生渐变、闪变、扫描、追逐、流水等各种效果，多根灯管一起配合还可以展示图形和文字。关键字 三路七彩；同步闪光；HL4929四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页 第一章 绪 论1.1 三路七彩发光数码管的概述三路七彩发光数码管是由红、
5、绿、蓝三基色混色实现七种颜色的变化，采用输出波形的脉宽调制，即调节 LED 灯导通的占空比，在扫描速度很快的情况下，利用人眼的视觉惰性达到渐变的效果。输入电压可选 220V 或 24V、12V，可根据应用长度和环境选择单色、双色、三基色，可选用控制器控制或电脑控制。利用三路七彩发光数码管做成的 LED 护栏灯是一种室外景观照明灯，能够同时实现多种色彩变化，并且可以产生同步渐变、跳变、扫描、追逐、流水效果，还可以显示图案和文字。而且它的变化时间和变化样式都可以任意控制，该产品寿命长、节能环保、光色柔和、亮度高、具有抗紫外线、防水、防潮等功能，特别适合用于广告牌背景、立交桥、房子装修、楼体亮化、建
6、筑物轮廓等大型动感地带之中，可产生彩虹般的绚丽效果。事实证明，它已经成为照明产品中的一只奇葩，绽放在动感都市。三路七彩发光数码管中 LED 数码管控制 IC 主要适用在全彩渐变调光控制的护栏灯、LED 装饰灯类、景观灯类以及其他 RGB 全彩光源灯具同步扫描、全彩变色控制。随着 LED 光源的不断普及，越来越多的客户使用到 LED 控制器，在控制器选购上很多客户无从入手，就现在市场中可以任选控制器控制或电脑控制，LED 护栏灯应用于桥梁、楼宇等建筑轮廓的装饰，其节能珥与艳丽的颜色和七彩梦幻般的变化，是新世纪户外装饰工程的主导方向。1.2 设计的目的与意义1.本设计会呈现艳丽的颜色和七彩梦幻般的
7、变化，可以应用于桥梁、楼宇等建筑轮廓的装饰；2.美化家庭和城市的环境；3.本设计采用 LED 照明，目的在于实现 节能环保；4.为照明的应用提供了广阔的发展空间。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 2 页 1.3 设计的内容及解决问题的方法设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。该设计的主要内容是：护栏灯 LED 多彩电路1.设计的内容：（1）方案论证及系统框图；（2）单元电路设计；（3）电路原理及电路图；（4）电路安装、调试。2.设计的要求：（1）电源部分要有电源的净化电路；（2）能输出三路七彩同步闪光；（3）能轮流发出七彩光。3.解决方法：（1）电源部分
8、可采用简单的直流稳压电源，提供稳定的电压；（2）采用芯片 HL4929 集成电路来实现七彩同步闪光和轮流发出七彩光的功能。四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页 第二章 方案选择本设计中有 LED 照明驱动的应用，其中电源是影响 LED 光源可靠性和适应性的一个重要组成部分必须作重点考虑。目前我国的市电是 220V 的交流电，而 LED光源属半导体光源，通常是用直流低电压供电，就要求在这些灯具中或外部设置AC/DC 转换电路，以适应 LED 电流驱动的特征。目前电源选择的途径有开关电源、高频电源、电容降压后整流电源等多种，根据电流稳定性，瞬态过冲以及安全性、可靠性的不同要求作不同
9、选择。2.1 电源电路电路由降压电路，限流电路，整流电路和稳压滤波等电路组成。原理框图如 2-1：降压电路 限流电路 稳压滤波整流电路220V图 2-1 电源电路方框图1.降压电路：这里采用电容降压型直流稳压电路，降压电容相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，所能提供的电流取决于降压电容的容量大小和电网频率。它几乎承受全部的交流电源 U，应选用无极性的金属膜电容。2.限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是 U 的正或负半周的峰 _峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。3.整流电路：有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相
10、同。4.稳压滤波：电压降压回路中，电流有效值 I 是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有泄放电阻，以必须保证在要求的时间内泄放掉降压电容上的电荷。2.2 三路七彩电路本设计中要求能输出三路七彩同步闪光，所以用不同的芯片都可以实现红、绿、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页 蓝三色 LED 组合混色成七彩变化。方框图如 2-2：三路七彩输出控制电路 七彩 LED 显示电路318vV图2-2 三路七彩输出方框图三路输出电路是采用特殊芯片来实现。其使用的芯片有 WD3712、QY3084、HL4929 等等，它们都是 CMOS 工艺的三路七彩同步闪光集成电路，工
11、作电压一般在318V，其内部集成了控制集成电路及红、绿、蓝等发光芯片,是实现自动闪烁、渐变等功能一体化的芯片。七彩的显示是用发光二极管来实现。改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。所以根据这种特性来实现是电源更安全的电源，最为简单的方式。LED 使用低压电源，供电电压在 624V 之间，根据 产品不同而异，所以它比使用高压电源更安全。综上所诉，本设计可以根据整体方案方框图 2-3 来设计此电路。220V降压电路 限流电路 稳压滤波整流电路三路七彩输出控
12、制电路七彩 LED 显示电路318vV图 2-3 整体方案方框图四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页 第三章 单元电路设计3.1 电源电路设计电源电路是由降压电路、限流电路、整流电路、稳压滤波电路等组成。如图 3-1所示：AC22V R0R1C1DW1R4C4 C5C2 C3+IN4007X40.47uF/630VV D1 D4图 3-1 电源电路的原理图图中 220V 的交流电经电容器 C1 和电阻 R1 组成降压电路降成 18V 的电压，经桥式整流、DW 1 稳压成 15V 电压后经电阻 R4 释放残余的电荷，以减少等待的时间，最后 C4 滤波最终获得直流电压 9.4V 供
13、给控制电路。另一端经过电阻 R2、R 3 的限流送入送入芯片 HL4929，其中 C2、C 3 的作用是滤除电源中的高频杂波。3.1.1 降压电路降压电容相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源 U。当一个正弦交流电源 U（如 220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。在电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后来选择降压电容器的容量。R2 R3四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 6 页 因为如果通过降压电容 C1 向负载提供的电流为
14、 Io，实际上是流过 C1 的充放电电流Ic。 C1 容量越大，容抗 Xc 越小，则流经 C1 的充、放电电流越大。当负载电流 Io 小于 C1 的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax 小于 Ic-Io 时易造成稳压管烧毁。为保证 C1 可以工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压，泄放电阻 R4 的选择必须保证在要求的时间内泄放掉 C1 上的电荷。3.1.2 直流稳压电路单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。当在 U 的正半周时，电流从正端经过二极管 D1 流向 RL，再由二极管 D3
15、流回负端，所以 D1、D 3 正向导通，D 2、D 4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图 3-2中实线箭头表示。当在 U 的负半周时，其极性与图示相反，电流负端经过二极管D2 流向 RL，再由二极管 D4 流向正端，所以 D1、D 3 反偏截止，D 2、D 4 正向导通。电流流过 RL 时产生的电压极性仍是上正下负。其电流通路如图 3-2 中虚线箭头所示：图 3-2 桥式整流电路综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。在回路中整流后的电压为 16V。为了能够得到稳定的电压，所以需要稳压管DW1 来进行稳压，稳压后得到 15V 的电压。在整流电路的输出电压不是纯粹的直流，与直流相差很大，为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件电容 C4 组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分，可以获得最大直
