1、 用顏色指示電壓的“彩虹”LED信號(hào)指示器

　　圖1所示電路由IC1和IC2組成LED監(jiān)測(cè)模擬電壓電平電路，IC1為Microchip公司的PIC12F675微控制器，IC2為Kingbright公司的AAF5060PBESEEVG“彩虹”指示器。IC2在一個(gè)封裝內(nèi)裝有3塊超亮度LED芯片(紅、綠、藍(lán))。調(diào)節(jié)LED驅(qū)動(dòng)器的占空比，就可以顯示出可見(jiàn)光譜中所有可見(jiàn)顏色，其中包括白光。將PicBasic Pro編譯器的PIC程序加到IC1的引用③上，將0~5V輸入電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)與包含一定數(shù)量紅、藍(lán)和綠光的某一顏色相對(duì)應(yīng)的8位數(shù)字信號(hào)。

圖1 LED監(jiān)測(cè)模擬電壓電平電路

　　在一個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)的控制下，每只LED的發(fā)光時(shí)間都與其相應(yīng)的紅光、綠光或藍(lán)光量成正比。如圖2所示，一塊LED芯片在每幀14步時(shí)間間隔內(nèi)通電。雖然并非所有的LED都必須同時(shí)發(fā)光，但是人眼的慢響應(yīng)將三只LED的光輸出綜合起來(lái)，會(huì)產(chǎn)生一種正比于占空比的強(qiáng)度變化的錯(cuò)覺(jué)。PIC程序中的 RGB編碼功能假定IC1的模擬輸入具有2.5V的零信號(hào)偏移，使所有LED都不發(fā)光。冷色(藍(lán)、紫和綠)表示輸入電壓為0~2.5V;暖色(紅、橙、黃和白)表示輸入電壓為2.5~5V?？赏ㄟ^(guò)改變RGB編碼表中的基色比例來(lái)產(chǎn)生不同的調(diào)色板。

圖2 LED顯示色彩圖

　　2、 LED信號(hào)燈的二次光學(xué)設(shè)計(jì)

　　(1) 信號(hào)燈基本光學(xué)系統(tǒng)

　　傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈采用白熾燈作為光源，其燈具的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)可視為由光源、反射器及用于形成光分布的透鏡組成，如圖3所示。由于白熾燈的光輻射幾乎占據(jù)整個(gè)空間，因此需要用反射器將其他方向上的光收集起來(lái)投向要求的區(qū)域。通常采用的是拋物面反射器，形成近似于平行的光束，然后用有色透鏡的外罩對(duì)光束進(jìn)行偏折、擴(kuò)散，產(chǎn)生期望的光分布和顏色。

　　一般單只LED發(fā)出的光能量較小，一個(gè)交通信號(hào)燈往往需要幾十只至幾百只LED。隨著LED技術(shù)的發(fā)展，單只LED的流明數(shù)不斷提高，一個(gè)燈具內(nèi)使用的 LED數(shù)目明顯減少。例如，目前飛利浦公司生產(chǎn)的一款交通信號(hào)燈僅用了10只LED，目前廣泛使用的LED交通信號(hào)燈通常使用100~300只LED，基本均勻分布于整個(gè)發(fā)光面上，每只LED對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組透鏡單元。

圖3 傳統(tǒng)交通信號(hào)燈的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)