《无线电》
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长寿型调光灯——《无线电》第7期
2013-09-29 17:00:17笔者一直想做一个好点的键盘台灯，虽说市场上有非常好看的USB型键盘台灯，但笔者总觉得功能太单调，还不够好玩。
带着玩电子的本性，我前后做了无数个键盘台灯，始终没有设计出达到我设想的键盘台灯。直到某天看到了一款电子显微镜头的样品模型，就寻思着要在这个模型上挖掘出点键盘台灯的创意来。
纸上谈兵——理论
将电子显微镜头的模型（见图1）在手中组装几次后，我有了新的想法。从结构上来看，它很适合做一盏台灯，但LED必须选用高亮1W型的灯，因为该结构框不适合使用多个Φ 5mm的LED。如果用1W的高亮型灯珠，会带来散热的问题，因此我先为这个灯珠用铝合金块设计了一块散热片（见图2），以便能放入电子显微镜头的模型里。
在平常的白炽灯、荧光灯中，最容易出现灯被烧坏的情况就是在开灯的瞬间，因为开灯的瞬间浪涌电流冲击到了灯丝线而将其熔断，出现永久性损坏。为解决这样的问题，我在这个台灯的设计中采用了单片机
来控制，在开灯的瞬间采用PWM方式，让LED从最暗状态进行呼吸渐亮式开灯，到最亮的一半时停住，而在关灯过程中，从之前设定的亮度值开始进行呼吸渐灭式关灯。这样就解决了开、关机的瞬间浪涌电流，使LED的工作时间更长，也因此，我将此台灯命名为长寿型调光灯。这也是这盏台灯的设计创新点吧。
既然用到了PWM方式驱动1W的LED灯珠，整个设计中肯定少不了PWM调光，因此我在电路中设计了3个按键，其中两个用来调节光线的亮和暗，而另一个负责控制开灯和关机。为进一步体现出台灯“长寿”的特点，我还为电路增加了过流保护和过温保护功能。完成的电路图设计如图3所示。
该电路工作于5V电压下，可以使用电脑USB电源供电，也可以使用手机的电源适配器供电。在电路中采用软件和硬件相结合的形式完成低功耗关机处理，电路中VT1A、R1、R3、VD1、S1和IC1构成了低功耗关机电路。P1接口上电后，单片机IC1并没有马上进入工作状态，而是被VT1ASI4947（PMOS）隔断了。此时电路基本没有耗能元件，故电源处于低功耗状态下。而只有当S1键按下时，在VD1公共端产生一个低电平信号，同时被送到R3和IC1的5脚，此时VT1A的栅极是低电平，因此5V电压会通过VT1A而到达VCC处。这时，单片机IC1将得电而处于工作状态，单片机程序开始运行，在程序的运行中检测到IC1的5脚端若是第一次产生低电平信号，则在IC1的第6脚输出一个高电平，这个电平使LED1点亮，还会使VT2导通，VT2的集电极偏置电压由R1和R3提供。
■ 图1 长寿灯控组装外壳
■ 图2 散热合金铝块
