節能小夜燈電路的工作原理

小夜燈是一種特定場合使用的照明燈具，它對亮度的要求不高，但需要通宵點亮。利用發光二極體作為電光源的小夜燈，具有亮度適當、功耗很低、使用壽命很長的特點，而且可以製成紅、綠、黃、橙、藍等多種顏色，還可以變色。

簡易小夜燈

圖2-26所示為發光二極體構成的簡易小夜燈電路圖，採用電容降壓整流，有利於簡化電路、縮小體積、提高可靠性。小夜燈工作電流僅為10mA，十分節能，若以每晚點亮8h計，連續使用兩個月僅耗電1度。

圖2-26　簡易小夜燈電路圖

電路中，VD 3 為發光二極體，作為小夜燈的電光源，可以按照各自喜好選用不同顏色的發光二極體。 C 1 為降壓電容，VD 2 為整流二極體，VD 1 為續流二極體。我們知道，電容器可以通過交流電，並存在一定的容抗，正是這個容抗限制了通過電容器的交流電流的大小。

在交流220V市電正半周時，電流經 C 1 降壓限流、VD 2 整流後通過發光二極體VD 3 使其發光。在交流220V市電負半周時，電流經續流二極體VD 1 和 C 1 構成迴路。 C 2 為濾波電容，使通過發光二極體的電流為穩定的直流電流。 R 是降壓電容 C 1 的洩放電阻。

自動變色小夜燈

自動變色小夜燈不僅能夠提供夜間微光照明，而且會自動改變顏色，別有一番趣味。自動變色小夜燈採用雙色發光二極體作為電光源，由555時基電路進行驅動，電路如圖2-27所示。

圖2-27　自動變色小夜燈電路圖

555時基電路(IC)與定時電阻 R 2 和 R 3 、定時電容 C 3 等構成多諧振蕩器，其輸出端(第3腳)輸出信號 U o 為連續方波。

雙色發光二極體的特點是可以發出兩種顏色的光，它是將兩種發光顏色(常見的為紅色和綠色)的管芯反向並聯後封裝在一起，如圖2-28所示。當工作電壓為左正右負時，電流 I a 通過管芯VD a 使其發紅光。當工作電壓為左負右正時，電流 I b 通過管芯VD b 使其發綠光。

圖2-28　雙色發光二極體

雙色發光二極體VD 5 接在555時基電路的輸出端(第3腳)，當輸出電壓 U o =1(高電平)時，電流通過管芯VD a 使其發紅光。當輸出電壓 U o =0(低電平)時，電流通過管芯VD b 使其發綠光。 R 4 、 R 5 是VD 5 的限流電阻。由於555時基電路多諧振蕩器的振蕩周期約為「1s+1s」，因此小夜燈的實際效果是「紅1秒」、「綠1秒」地自動變色。

降壓電容 C 1 、整流二極體VD 1 ～VD 4 、濾波電容 C 2 等，組成電容降壓整流濾波電源電路，提供電路所需的直流電源。 R 1 是降壓電容 C 1 的洩放電阻。

閃光小夜燈

閃光小夜燈發出的是間隙性閃亮的微光，既可以提供小夜燈式的照明，又具有醒目的提示作用，如將它設置在電燈開關旁，需要時可以使人迅速找到開關開啟電燈。圖2-29所示為閃光小夜燈電路圖，電路包括振蕩器、LED電光源和整流電源等組成部分。

圖2-29　閃光小夜燈電路圖

單結電晶體V等構成弛張振蕩器，電阻 R 2 和電容 C 3 是定時元件，決定著電路的振蕩周期，振蕩周期 T ≈ R 2 C 3 ln

，式中：ln為自然對數，即以e(2.718)為底的對數； η 為單結電晶體的分壓比。改變 R 2 或 C 3 即可改變振蕩周期。

電路是利用單結電晶體的負阻特性工作的。剛接通電源後， C 3 上電壓為「0」，單結電晶體V因無發射極電壓而截止，串接在V第一基極的發光二極體VD 3 不亮。隨著電源經 R 2 向 C 3 充電， C 3 上電壓不斷上升。當 C 3 上電壓大於單結電晶體的峰點電壓時，單結電晶體V迅速導通，發光二極體VD 3 點亮發光。

由於單結電晶體V的負阻特性，導通後其發射極與第一基極間電壓急劇減小，接在發射極的 C 3 被快速放電。當 C 3 上電壓小於單結電晶體的谷點電壓時，單結電晶體V退出導通狀態而截止，發光二極體VD 3 熄滅，電源重又開始經 R 2 向 C 3 充電。如此周而復始形成振蕩，發光二極體VD 3 也就周期性地閃光，閃光周期約為0.8s。 R 3 是限流電阻。

降壓電容 C 1 、洩放電阻 R 1 、續流二極體VD 1 、整流二極體VD 2 、濾波電容 C 2 等組成電容降壓整流電路，將220V市電直接轉換為直流電壓供振蕩閃光電路工作。比起變壓器整流電路來說，電容降壓整流具有電路簡單、成本低廉、體積小、重量輕的優點。