随着LED灯具的发展,“绿色、高效”成为LED产品的首要的技术指标,利用现代电子技术设计实现更高效、经济的LED产品已成为必然发展趋势。现有的多层式信号灯,结构过于复杂,组装时需手工焊点过多,组装过程繁琐,人工成本过高且每层LED灯组板结构不同,组装时需要多种PCB板,造成库存积压、生产效率低等问题。多层式信号灯在工作时为了得到良好的驱动效果在驱动小功率信号灯时用一个电压源经过阻值较大的限流电阻后得到近似的恒流,但限流电阻功率损耗较大,在驱动大功率灯组时采用三个独立恒流源驱动灯组,这种方式恒流特性好,但电路结构复杂、体积大、不利于产品的小型化。鉴于上述问题,研究设计了单线串联恒流模式的多层式信号灯。首先,提出了一种新的多层式信号灯结构,灯组使用单线串联的结构模式,再利用中间导体固定杆作为1根导线提供驱动电流。此结构的多层式信号灯结构简单,手工焊点少,且5层LED灯组及控制板结构相同,只需一种结构的PCB板。其次,设计了LED灯组控制器,其中包括三态开关、低功耗低压差稳压器以及电流型信号检测器电路。三态开关提供三种状态控制LED灯组的亮灭,处于稳压态时灯组控制板自充电以解决在开关饱和时单片机无法获得工作电压的问题。低功耗低压差稳压器将三态开关两端电压稳压后供单片机工作,电流型信号检测器通过检测通信信号并传递给单片机控制对应灯组状态。最后,利用UC3843芯片作为控制器设计了宽电压范围的升降压式恒流源,利用恒流源可以短路的特性使用此恒流源即可驱动五层LED灯组,并使用单片机控制恒流源发送通信信号。这种恒流源电路简单、稳定性好,便于产品的小型化且可用于小功率和大功率产品中,实现产品的单一化。实验结果表明,灯组控制器内各部分电路工作状态良好,可稳定控制LED灯组状态,恒流源可提供稳定的恒流与通信信号,灯组与恒流源通信稳定。单线串联恒流模式的多层式信号灯具有结构简单、组装方便、手工焊点少、生产成本低、生产效率提高以及使用寿命长等优点,具有一定的实际意义,为多层式信号灯的设计提供了参考。