光控LED莲花灯的设计与实现

摘要：LED照明作为一种新型照明光源，具有环保、安全和可靠性高等诸多优点。为了使其在西藏地区得到广泛应用，考虑到藏族家庭装饰习惯以及对藏传拂教的信仰，基于藏式茶碗托及莲花外观，设计出了具有丰富民族特色的光控LED莲花灯。本文主要对光控LED莲花灯内部电路的设计进行介绍。
关键词：光控；LED；莲花灯

    LED照明灯具在市场上已经司空见惯，但立足藏区具有藏族文化传统结合LED照明的灯具并不多见。本文从藏族传统文化出发，结合LED照明技术，设计了一款有藏式特色的光控莲花灯。可以说，本设计是现代技术与古老藏文化的完美结合。

1 设计理念
    莲花出淤泥而不染，至清至纯，是藏传佛教中再生、纯洁和免受轮回之苦的主要象征。莲花作为藏区主要装饰图案之一，深受人们的喜爱，其主要以花瓣的形状出现在器具的底座上。本作品仿照莲花形状茶碗托的外型设计，嵌入LED照明装置，可根据光线强弱自动调节LED发光强弱和手动调节，作品整体保持莲花形状茶碗托的外观，是藏族元素与现代科技的结合，既符合藏区人们的观赏习惯，彰显了浓郁的民族特色，可应用于家庭灯具的装饰和寺庙照明，可作为藏式特色的照明灯具来推广，具有一定的市场价值。

2 硬件电路设计
2．1 硬件结构设计
    文中电路整体设计结构如图1所示，通过变压器、桥式电路和LM7805三端稳压模块将交流220 V转为稳定直流5 V，为电路提供能量。开关1为单刀双掷开关，控制光敏模块和手动模块。电压保护模块1和2为继电器自动控制模块，对负载进行电压保护。

2．2 电路供电模块
    本设计所有电路均基于Multisim仿真软件的应用。图2为总电路供电模块电路，此电路通过变压器将220 V市电转为交流12 V，在经过电桥电路和RC振荡电路进行滤波稳压后送入LM7805稳压模块，为负载提供稳定电压。

    电路设计方面：电路方面主要分两部分：1)整体开关控制电路，用于手动开关分别对上中下3个照明模块整体及部分的亮暗控制。2)控制作品中部LED亮暗的光控电路，对该部分LED照明进行自动调节。
2．3 光敏自动控制模块
    接入电源，当单刀双掷开关向下时，光控模块电路导通，光敏传感器工作。当光线较暗时传感器输出高电平，启动继电器工作，继电器1脚和6脚导通为负载提供能量，LED正常发光。否则当光线较亮时传感器输出低电平，继电器不能启动，其1脚和6脚断开，LED不发光。继电器起到对负载电压保护的功能。

2．4 手控模块
    当单刀双掷开关向上时，光控模块断开，H1和H2导通。通过开关控制LED的亮灭。当输入电压时，继电器对R2两端电压进行采样，当R2两端电压达到规定范围，继电器1脚和6脚导通为负载提供能量，LED正常发光，否则断路。继电器起到对负载电压保护的功能。

3 电路仿真分析
3．1 LM7805稳压模块仿真
    图5为三端稳压集成电路LM7805的仿真结果，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，R1、R2分别为输入输出端保护电阻。当输出电流较大时，LM7805散热较大，应加散热器。LM7805三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用可靠、方便。由于三端固定集成稳压电路的使用方便，电子电路中经常采用。当三端稳压集成电路LM7805输入电压大于5 V时，通过LM7805稳压模块可输出稳定的5 V电压。

3．2 总电路供电模块仿真
    由图6仿真中可以看出，由于变压和稳压模块连接后，电气互相影响，测得输入到LM7805稳压模块的电压为10．6 V左右，输出4．7 V稳定电压为电路提供能量。设计效果图如图7所示。

4 结束语
    文中主要完成光控LED莲花灯内部电路设计，解决了LED灯具的供电模块和控制模块。本设计主要加入藏民族佛教元素莲花，与现代科技实现完美的结合。