电路对照实物，分析三色调光台灯的电路原理

木犯001号

电路对照实物，分析三色调光台灯的电路原理 [复制链接]

 

 

这个电路，出自一款在某电商平台卖爆了的LED台灯。

价格便宜，功能简单实用：

 

 

所谓三色调光，是指支持三种灯光颜色，同时支持光的亮度调节。

下面用三张gif动图感受一下是怎么操作的。

1、开灯关灯：（动图较大，请稍微等待）

 

 

2、支持白光、暖光、自然光三种颜色，可自由切换：

 

 

3、亮度调节，每次短按调节10%亮度，长按则无极调节亮度：

 

 

一、实物分析

LED台灯采用USB供电，在USB插头和LED灯之间是控制板，红色的PCBA看起来短小精悍：

 

 

控制板正面是4个按键，以及一颗小的LED指示灯。

这颗小的LED指示灯，可以让人在黑暗中找到控制板来开灯。

按键从左到右的功能依次是：降低亮度、开灯关灯、切换光色、提高亮度。

 

 

控制板的背面，8个脚的芯片是个单片机，表面的型号被抹掉了：

 

 

上图右侧的三根线：

• 红色线是暖光LED的供电线

• 白色线是白光LED的供电线

• 黑色线是GND。

所以只要控制红色线和白色线的电源通断，就可以实现“三色调光”！

二、电路原理分析

1、电源输入滤波电容。

电路中用了2颗MLCC贴片陶瓷电容。

对使用USB供电的5V电源来说，一般用1颗10uF + 1颗0.1uF来滤波即可：

 

 

对应的实物图：

 

 

2、MCU单片机。

为节约成本，作为主控的MCU单片机短小精悍：

• ①使用内部晶振，无需外挂晶振；

• ②只有8个管脚，IO口全部用光，不浪费一点资源。

 

 

对应的实物图如下，单片机表面的丝印被打磨，型号不详：

 

 

3、按键。

用单片机的3个GPIO，加上两个二极管，巧妙地实现了4个按键：

 

 

单片机程序配置如下：

• ①3个GPIO均配置为输入口，使能内部上拉电阻；

• ②当只有GPIO1检测到低电平时，说明按键K1被按下；

• ③当只有GPIO2检测到低电平时，说明按键K5被按下；

• ④当只有GPIO3检测到低电平时，说明按键K4被按下；

• ⑤当GPIO2、GPIO3同时检测到低电平时，说明按键K2被按下。

 4个按键的对应实物：

 

 

两个二极管的对应实物：

 

 

4、LED指示灯。

用单片机的1个GPIO控制指示灯：

 

 

• ①在台灯关闭的情况下，GPIO4输出高电平，点亮D4，让人可以在黑暗中找到电源开关按键；

• ②在台灯打开的情况下，GPIO输出低电平，熄灭D4。

对应的实物图如下：

 

 

5、控制台灯“三色调光”的MOS管电源开关电路。

原理图：

 

 

对应的电路板实物图如下：

 

 

原理图中红色虚线框的部分：

 

 

单片机的PWM1、PWM2分别控制两个“MOS管电源开关电路”。

当单片机的PWM2：

• ①输出高电平时，MOS管Q2关闭，白光LED灯WHITE-LED熄灭；

• ②输出低电平时，MOS管Q2打开，白光LED灯WHITE-LED亮起。

当单片机的PWM1：

• ①输出高电平时，MOS管Q1关闭，暖光LED灯WARM-LED熄灭；

• ②输出低电平时，MOS管Q1打开，暖光LED灯WARM-LED亮起。

具体“MOS管电源开关电路”的原理，可以阅读文章《带软开启功能的MOS管电源开关电路》(点击阅读)。

台灯支持3种光色：

• ①当只有白光LED灯WHITE-LED亮起时，灯光颜色为白光；

• ②当只有暖光LED灯WARM-LED亮起时，灯光颜色为暖光；

• ③当白光LED灯和暖光LED灯同时亮起时，灯光颜色为自然光。

灯的亮度调节：

通过PWM（脉冲宽度调制）来调节灯的亮度。

 

 

• ①当PWM为0% duty cycle时，亮度为100%，即全亮；

• ②当PWM为10% duty cycle时，亮度为90%；

• ③当PWM为25% duty cycle时，亮度为75%；

• ④当PWM为50% duty cycle时，亮度为50%；

• ⑤当PWM为80% duty cycle时，亮度为20%；

• ⑥当PWM为100% duty cycle时，亮度为0%，即熄灭。

三、写在最后

这款灯因为价格便宜，功能简单实用，在某电商平台卖爆了！

这篇文章，通过详细分析它的电子电路工作原理，让大家感受有市场竞争力的产品是怎样设计的。

求赞求转发，更多电路拆解分析在路上~

 

作者：LR梁锐

来源：电路阿

maychang

这个三色调光台灯，“光色”只有三种：白光、暖光和自然光。如果单片机内部存储容量够，同样的硬件，“光色”也可以分级步进，至少可以分出十几种。而且，可以做到调光色时不改变亮度。当然，软件比较复杂。

jobszheng5

这个拆解清晰！

话说，现在台灯的电路也够简单的啊

tagetage

护眼灯应该用恒流驱动，而不应该用瞎眼PWM。 虽然是高频PWM。

maychang

tagetage 发表于 2024-11-24 10:49 护眼灯应该用恒流驱动，而不应该用瞎眼PWM。 虽然是高频PWM。

闪烁幅度最小的是白炽灯，因为白炽灯热时间常数相当大，但仍可被肉眼看出来。日光灯闪烁幅度就要大得多，闪烁频率为100Hz（美国是120Hz）。楼主所介绍的电路，没有说PWM频率，估计总在数百甚至千Hz以上。比工频高得多。

tagetage

maychang 发表于 2024-11-24 11:47 闪烁幅度最小的是白炽灯，因为白炽灯热时间常数相当大，但仍可被肉眼看出来。日光灯闪烁幅度就要大得多， ...

闪烁幅度最小的是白炽灯，因为白炽灯热时间常数相当大，但仍可被肉眼看出来。------，白炽灯闪烁幅度略小于20%，220v交流驱动它不是最小的。如果是直流驱动则是最小的。

日光灯闪烁幅度就要大得多，闪烁频率为100Hz（美国是120Hz）。--------日光灯就是节能荧光灯吧，镇流器如果是老式电感式的闪烁频率为100Hz，如果是电子镇流器则高很多。

楼主所介绍的电路，没有说PWM频率，估计总在数百甚至千Hz以上。比工频高得多。------这个是。

dcexpert

分析的非常仔细，现在的LED灯，无论软件还是硬件，都精简到极致了。

maychang

tagetage 发表于 2024-11-24 12:48 闪烁幅度最小的是白炽灯，因为白炽灯热时间常数相当大，但仍可被肉眼看出来。------，白炽灯闪烁幅度略小 ...

【如果是电子镇流器则高很多】

根据我拆日光灯电子镇流器所见，这种电子镇流器从220V交流市电整流后并不使用电解电容滤波，所以使用电子镇流器的日光灯闪烁频率仍然是100Hz。

秦天qintian0303

是不是有那种芯片直接不用编程的？

今天我注册8月26日

调光确实比较方便