自制一款有趣的变色灯

本制作通过分别控制红、绿、蓝3种颜色发光二极管的亮度，使灯珠发出各种颜色的光线，在夜晚犹如一颗不断变色的夜明珠。电路如下图所示。电路由脉冲发生器、三角波发生器、驱动电路和变色灯电路组成。

脉冲发生器电路由CD40106组成。40106是一个带有施密特触发器的6反相器，每个反相器可以组成一个脉冲振荡器;本电路用3个反相器组成3个频率各异的振荡器，同时每个振荡器由一个反相器输出脉冲信号到三角波发生器。

三角波发生器的作用是把矩形波脉冲转变为三角波，用来控制发光二极管的亮度产生渐变。一般可用电阻电容组成积分电路把方波变成近似的三角波。

驱动电路的作用是把三角波产生的渐变电压转变成渐变电流，控制发光二极管的亮度。

变色灯电路利用光的合成原理组成。例如红色灯光和绿色灯光混合，就变成了黄色灯光;同时根据这两种光的比例不同，还可产生出橙色、橙黄色的灯光。同理，红色光与蓝色光可以组成紫色光。如果是红、绿、蓝三种灯光同时发光，则可组成包括白色光在内的各种颜色的光。当这三种灯光的比例发生变化，产生灯光的色彩也会变化;从而得到成千上万种颜色的光。本作品中，使用一种红、绿双色发光二极管发出红、绿光，使用一个蓝色发光二极管发出蓝光。将它们发出的光线混合在一起，就得到了变色“夜明珠”。

1.脉冲电路的制作

CD40106施密特触发器反相器的管脚接线与CD4069相同;每个反相器配合一个反馈电阻，一个充电电容就可以组成脉冲振荡器，它的频率计算比较复杂。在本电路中，由于电阻的取值比较大，超过了理论上的脉冲频率计算公式的计算范围，故不宜使用计算公式计算脉冲频率。

可以用经验公式来估算。脉冲振荡的频率与电阻和电容的乘积有关，这个时间常数越大，振荡周期越长、频率越低。本电路给出的数据产生的周期大约在2秒钟左右。

所需注意的是3路振荡器的频率应有所差别，而且不宜采用倍频的关系。例如一组振荡器的周期是2秒，其他的振荡器频率不要取4秒、6秒。3路振荡器的频率有差别，可以产生出色彩变化多端的灯光。

2.三角波发生器电路

采用RC积分电路把方波变成近似的三角波，为了达到这一目的，要适当地选择积分电路的时间常数;也就是这个积分常数要与前面的振荡频率相适应。因为电路采用了普通的电解电容，它的误差较大。本作品积分电路的时间常数，也就是电阻与电容的乘积，时间大约为2秒钟到3秒钟。经过积分变换后，输出到变色灯驱动电路三极管基极的电压波形图由下图所示。从下图可以看出，随着时间的变化，红、绿、蓝三种灯光的驱动电压之间的比例也随之产生变化，满足驱动灯珠发出各种颜色光的要求。

3.变色灯驱动电路

变色灯电路必须产生三种亮度可变的单色灯光，再将三种光线混合成一种彩色光。

发光二极管的特点是非线性。通过它的电流可以在1mA到20mA的范围内发生变化，但是加在它上面的电压却基本保持不变。也就是说它的交流阻抗远远小于它的直流阻抗。怎样让一个按照三角波变化的电压控制一个发光二极管的亮度呢?这里采用了三极管共集电极放大电路解决这一问题。三极管共集电极放大器的原理是可以把电流放大，而且它的输入阻抗很高，输出阻抗很低。从另一个角度说，共集电极放大电路的电压放大倍数是1.也就是输出电压等于输入电压;所以这种电路也叫“电压跟随器”。在共集电极输出电路中，把每个发光二极管串联一个降压电阻，接到共集电极放大电路的输出端一一三极管的发射极：这样就可以通过调整三极管的输入电压，改变发光二极管的导通电流，进而调整灯光亮度。

4.怎样得到混合灯光

需要手工制作这种可以发出各种色彩的“全色”灯。用一只红色和绿色的双色发光二极管;这种器件内部有两种颜色的发光二极管，灯体为乳白色的，可以将光线混合起来，使灯珠发出红色、绿色或橙黄色的光线。双色管有3个电极;红色、绿色发光二极管共用一个阴极;一般阴极在中间，两边的是阳极。取一个直径10毫米的红绿双色二极管，然后它的底部电极旁边打一个直径3毫米的洞，深度要保证能够将一个3毫米的蓝色发光二极管嵌入即可;如右图所示。组装好后将蓝色管的负极与双色管的负极焊接起来，就制作成了一个三色发光二极管。