1、 用颜色指示电压的“彩虹”LED信号指示器

　　图1所示电路由IC1和IC2组成LED监测模拟电压电平电路，IC1为Microchip公司的PIC12F675微控制器，IC2为Kingbright公司的AAF5060PBESEEVG“彩虹”指示器。IC2在一个封装内装有3块超亮度LED芯片(红、绿、蓝)。调节LED驱动器的占空比，就可以显示出可见光谱中所有可见颜色，其中包括白光。将PicBasic Pro编译器的PIC程序加到IC1的引用③上，将0~5V输入电压转换成一个与包含一定数量红、蓝和绿光的某一颜色相对应的8位数字信号。

图1 LED监测模拟电压电平电路

　　在一个脉宽调制(PWM)信号的控制下，每只LED的发光时间都与其相应的红光、绿光或蓝光量成正比。如图2所示，一块LED芯片在每帧14步时间间隔内通电。虽然并非所有的LED都必须同时发光，但是人眼的慢响应将三只LED的光输出综合起来，会产生一种正比于占空比的强度变化的错觉。PIC程序中的 RGB编码功能假定IC1的模拟输入具有2.5V的零信号偏移，使所有LED都不发光。冷色(蓝、紫和绿)表示输入电压为0~2.5V;暖色(红、橙、黄和白)表示输入电压为2.5~5V。可通过改变RGB编码表中的基色比例来产生不同的调色板。

图2 LED显示色彩图

　　2、 LED信号灯的二次光学设计

　　(1) 信号灯基本光学系统

　　传统的交通信号灯采用白炽灯作为光源，其灯具的基本光学结构可视为由光源、反射器及用于形成光分布的透镜组成，如图3所示。由于白炽灯的光辐射几乎占据整个空间，因此需要用反射器将其他方向上的光收集起来投向要求的区域。通常采用的是抛物面反射器，形成近似于平行的光束，然后用有色透镜的外罩对光束进行偏折、扩散，产生期望的光分布和颜色。

　　一般单只LED发出的光能量较小，一个交通信号灯往往需要几十只至几百只LED。随着LED技术的发展，单只LED的流明数不断提高，一个灯具内使用的 LED数目明显减少。例如，目前飞利浦公司生产的一款交通信号灯仅用了10只LED，目前广泛使用的LED交通信号灯通常使用100~300只LED，基本均匀分布于整个发光面上，每只LED对应一个或一组透镜单元。

图3 传统交通信号灯的基本光学结构