山东省实验中学 韩资治
自行车自带普通的反光式安全警示反射灯只能白天靠反射自然光起作用,夜间无光时就完全起不到任何作用。对于喜欢在夜晚骑行的朋友,为自己的自行车自制一个LED的闪光警示灯,晚上骑出去要安全很多。
目前LED闪光警示的设计电路有很多种,有的采用NE555八脚时基集成电路制作,有的采用74hc14制作,有的采用51单片机制作,还有的采用集成芯片7660制作。现在市场上已经有许多专用的LED闪烁芯片,它利用I2C总线编程的方式控制LED闪烁频率和亮度。现在市场上还有一种能自行闪光的LED。因为其内部集成了震荡电路,所以这种自行闪光的LED有多种不同频率,多种不同颜色可供选择。但是这种自行闪光LED的价格是普通LED的几倍。
图1 LED闪光警示灯电路图
本次制作是采用一个自行闪光LED为控制源,通过一只贴片8050三极管控制多只普通发光LED实现同步闪烁发光,如图1所示。这样电路结构简单,关键是能够大大降低了制作的成本。
LED闪光警示灯工作原理:图1是LED闪光警示灯电路原理图,该电路由一个闪光LED,一个200欧姆电阻,一个8050三极管和18个普通红色LED组成。实际制作时选用的是贴片S8050三极管(印字为J3Y),该贴片S8050三极管集电极最大电流为500mA,耗散功率为0.3W,放大倍数为100—200。
在使用3.7V左右的手机锂电池情况下,用万用表实际测量流过闪光LED的最大电流值为5mA左右,由于200欧姆电阻R1分流约为3.5mA,满足基尔霍夫电流定律,所以8050三极管Q1的基级得到的电流为1.5mA左右,按放大倍数为120倍计算,放大后集电极输出电流约为180mA,这样每只发光二极管中流过的电流为10mA左右,因此红色贴片LED发出足够明亮的光芒。通过调整电源电压值和R1阻值的大小该电路可以实现驱动蓝光、白光LED,或者驱动更多的LED。注意在扩展时只要不超过三极管最大集电极电流即可。
图2 七彩闪光LED及普通贴片LED
图3 准备的部分材料
作者在实际制作中使用的是一个七彩闪光LED(D19)和18个普通红色贴片LED(D1-D18),如图2所示。七彩闪光LED在发出不同颜色的光时,流过D19的电流为不同大小的电流,放大后驱动连接在三极管集电极的D1—D18,使得D1—D18中电流不断变化,因此D1—D18就闪烁起来。
图4 自行车LED闪光警示灯实物图
准备的部分材料如图3所示,利用的是自行车自带的被动式反射灯,准备做个贴片版本的内置到这个灯里面,电源可以使用普通手机锂电池,使用时可以把手机锂电池放到自行车座下面。也可以使用一颗3V CR2032锂锰纽扣电池做电源,纽扣电池额定容量为200-230mAh时,经过实际测试闪光警示灯能工作大约40个小时以上且保持足够的亮度。
由于该电路非常简单,焊接完成无需调试就可以工作了,在焊接制作过程中要注意的是LED的正负极不要装反了,LED负极一般会有一绿色线或点。图4是最终制作完成的实物图。作者把它安装在自行车车尾做闪光警示灯,实际工作效果很好。
[1]华成英.模拟电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]中国LED网http://www.cnledw.com/.
[3]孙余凯.电子产品制作[M].北京:人民邮电出版社,2010,10.