用CD4040制作的七彩變色燈具有電路簡單、耗電省、成本低、發(fā)光絢麗、不用調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。CD4040是12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器／分頻器，圖1是CD4040引腳排列圖。附表是CD4040功能表。

1．工作原理

七彩變色燈原理圖如圖2所示，由電源電路、計(jì)數(shù)脈沖輸入電路、計(jì)數(shù)器（含驅(qū)動(dòng)電路）全滅狀態(tài)消除電路、負(fù)載電路等組成。

市電經(jīng)R1、C1降壓（R2是泄放電阻）、VD1-VD4橋式整流、VD5穩(wěn)壓、C2濾波輸出12V直流電壓給IC及三組發(fā)光二極管供電。同時(shí)，市電由A點(diǎn)經(jīng)R5、R7分壓、經(jīng)R6到IC⑩腳輸入幅度較低的50Hz正弦波，這里可近似地看作方波。由CD4040作分頻器，分頻后的脈沖由IC的(15)、(14)、(12)腳輸出，分別經(jīng)R8、R9、R10限流接藍(lán)、綠、紅三組發(fā)光二極管負(fù)極，輸出低電平有效。IC的(15)腳即Q11是把⑩腳輸入的脈沖以2^(n-1)分頻輸出，其頻率為50÷2^(n-1)Hz。由于把周期性脈沖N分頻，就是把輸入脈沖的頻率縮小N倍，也即把輸入脈沖的周期擴(kuò)大N倍，這樣計(jì)算就方便了。設(shè)IC(15)、(14)、(12)腳輸出的脈沖周期分別為T15、T14、T12，由于輸入脈沖的周期T=1/50s=0.02s，所以：

T15=0.02sx2^10=20.48s（約等于20s）

T14=0.02sx2^9=10.24s（約等于10s）

T12=0.02sx2^8=5.12s（約等于5s）

如果IC第(11)腳不按照?qǐng)D2的接法，而是按圖3的接法，只是開機(jī)清零，后來IC永遠(yuǎn)處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。

CD4040對(duì)50Hz方波分頻后的波形、混色效果、彩色順序如圖4所示。從圖4看出，從白、青、紫、藍(lán)、黃、綠、紅到全滅時(shí)共八個(gè)狀態(tài)約20秒一個(gè)遁環(huán)周期，每個(gè)狀態(tài)持續(xù)約2.5秒。

全滅狀態(tài)消除電路由R4、VD6-VD8組成，復(fù)位端(11)腳通過R4接正電源，二極管VD6-VD8的負(fù)極分別接到三個(gè)輸出端，組成一個(gè)原始三輸入與門電路，(15)、(14)、(12)腳分別是這個(gè)與門的輸入端。(11)腳是這個(gè)與門的輸出端。由于與門的邏輯功能是：有低為低，全高為高。剛開機(jī)時(shí)(11)腳為高電平，清零，三路燈全亮，混色效果為白色，其后由青~紅六色輸出時(shí)，三個(gè)輸出端至少有一個(gè)為低電平，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)（功能表第二行）。當(dāng)紅色持續(xù)結(jié)束時(shí)，三個(gè)輸出端仍有輸出高電平的趨勢，于是又一次清零，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)。但這個(gè)清零脈沖很窄，占用白光持續(xù)的時(shí)間很短，人眼無法查覺，只能借助低頻示波器來觀察，

實(shí)際輸出的波形如圖5所示（陰影部分是清零脈沖），由于(11)腳的這種接法改變了三個(gè)輸出端的原始輸出波形，清除了全滅狀態(tài)。白、青、紫、藍(lán)、黃、綠、紅共七個(gè)狀態(tài)為一循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期約為17.5秒，每個(gè)狀態(tài)仍持續(xù)約2.5秒。

負(fù)載分別由4支藍(lán)、綠、紅高亮度發(fā)光二極管（散射型）串聯(lián)組成，當(dāng)輸出端為低電平時(shí)，該路發(fā)光二極管點(diǎn)亮，根據(jù)三基色混色原理，外用乳色燈泡，即能達(dá)到混色目的。R8、R9、R10是限流電阻，其阻值由電源電壓和發(fā)光二極的參數(shù)（正向電壓，額定正向電流）在調(diào)試中決定。

2．制作方法

燈頭用損壞的節(jié)能燈的燈頭，選用32W的（用9W的燈頭，圓形電路板直徑只有34mm，元件密集，手工制作難度較大），小心去除燈管及內(nèi)部電路板，燈頭前端掏空，用一直徑50mm的單面敷銅板制作電路板，如圖6(a)(略)所示。發(fā)光二極管安裝在燈頭前端的塑料隔板上，如圖6(b)(略)，電路板中心和塑料隔板中心各鉆約大于直徑3mm的孔，用直徑3mm的螺絲桿和螺帽把二者連接并固定起來，二者有四根導(dǎo)線連接，見圖6(略)，裝入燈頭內(nèi)，乳色燈泡用外徑約50mm的塑料西藥瓶（乳色），去除瓶頸，用粘合劑固定在燈頭前端（套內(nèi)套外均可），混色效果很不錯(cuò)。圖7是筆者制作的七彩變色燈實(shí)物圖。

3．元器件選擇

R1為2W，其余電阻均為1/8W；C1為0.68uF/400V聚丙烯電容。VD5為12V，1W穩(wěn)壓二極管，如IN4742。LED為紅、綠、藍(lán)高亮度發(fā)光二極管，其他元件按原理圖標(biāo)注選取。