基于定时器的LED灯电路图制作 浅谈LED灯工作原理

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

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。

特点

1、节能：白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4.

2、长寿：寿命可达10万小时以上，对普通家庭照明可谓"一劳永逸"。

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。

12、无频闪。纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。

13、绿色环保。不含铅、汞等污染元素，对环境没有任何污染。

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。

17、采用PWM恒流技术，效率高，热量低，恒流精度高。

18、降低线路损耗，对电网无污染。功率因数≥0.9，谐波失真≤20%，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。

19、通用标准灯头，可直接替换现有卤素灯、白炽灯、荧光灯。

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。

国家越来越重视照明节能及环保问题，已经在大力推行使用LED灯具了。

优缺点

* 散热问题，如果散热不佳会大幅缩短寿命。

* 低端LED灯的省电性还是低于节能灯（冷阴极管，CCFL）。

* 初期购买成本较高。

* 因LED光源方向性很强，灯具设计需要考虑LED特殊光学特性。

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。

1. LED光源有100000小时寿命吗?

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。

2. LED不会发热吗?

会，需散热。

3. LED可取代白炽灯吗?

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。

4. LED可作普通光源简单地使用吗?

不行，要驱动电源，光学LED灯和热传导配合。

5. 二种光源性能和优点比较

霓虹灯的优势已被LED覆盖，但LED灯价太高。

6. 二种光源的电源比较

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。

7. 二种光源的控制技术比较

LED易实现，但霓虹灯成熟。

8. 二种光源的稳定性比较

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。

9. 二种光源的价格比较

LED较贵，但黄色和红色已相当，主要贵的是LED白光。

10. 二种光源户外使用比较

LED灯已经能做到完全防水、防尘。

11. 二种光源市场的比较

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%。

基于定时器的LED灯电路图制作

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的话，那么TL0和TH0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。

搞定了定时器初值的问题，接下来我们就可以写定时器中断的代码了。

中断服务程序的写法

C51的中断函数格式如下：

void 函数名() interrupt 中断号 using 工作组

{

中断服务程序具体内容

}

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。

讲了这么多，终于可以写程序了，是不是有点小激动呢？

#include //包含头文件

sbit led = P0^0;

unsigned char count = 0; //定时累计变量，我们需要1000ms定时，50 * 20 = 1000

//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

//后续会专门讲讲C语言的一些基础知识

void main()

{

TMOD = 0x01; //设置定时器0工作方式1，16位计数

TH0 = (65536 - 45872) / 256; //晶振11.0592MHz，定时50ms时TH0初值

TL0 = (65536 - 45872) % 256; //晶振11.0592MHz，定时50ms时TL0初值

EA = 1; //开启总中断

ET0 = 1; //开启定时器0中断

TR0 = 1; //启动定时器0

while(1); //程序停止，等待定时器0中断发生

}

void T0_INT() interrupt 1 //大家对照着上述格式看看

{

TH0 = (65536 - 45872) / 256; //晶振11.0592MHz，定时50ms时TH0初值

TL0 = (65536 - 45872) % 256; //晶振11.0592MHz，定时50ms时TL0初值

//重装初值，这个很好理解，我们需要每次定时的时间相同

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

if(20 == count) //1000ms定时时间到

{

count = 0; //清零，使得可以再次定时1000ms

led = ~led; //P0.0电平取反，也就实现LED灯的熄灭或者点亮

}

}

 

　　浅谈LED灯工作原理

　　LED台灯电路如下图所示，工作原理如下：

　　●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。

　　一、“滤波”与“稳压”

　　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”。

　　结语

　　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。

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