采用光反饋控制白光LED的降壓穩(wěn)壓器

由于大功率、高效率白光(以及其它顏色)LED的實(shí)現(xiàn)，采用LED的照明更受關(guān)注。由于LED是一種電流控制器件，典型控制電路是調(diào)節(jié)通過LED的電流來保持一致的亮度。為了最好地利用電能，用戶經(jīng)常將開關(guān)轉(zhuǎn)換電路用于LED，根據(jù)輸入直流電壓的不同，可以是降壓(Buck)或升壓轉(zhuǎn)換器。圖1是典型的降壓和升壓轉(zhuǎn)換器白光LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。白光LED增加了串接電阻R，決定了通過LED的電流。電阻取值要依據(jù)所需LED電流以及降壓/升壓轉(zhuǎn)換器需要的反饋電壓。例如，通過LED的平均電流為100mA，反饋電壓為1.23V時(shí)需要的電阻值為12Ω。為了降低串聯(lián)電阻上的功耗，工程師一般會(huì)采用圖2中的電路結(jié)構(gòu)。在這種電路中，放大器的增益減小了串聯(lián)電阻上的功耗，減小因數(shù)與增益相等。

　　圖1與圖2中的電路結(jié)構(gòu)能很好地用于調(diào)節(jié)通過LED的電流，前提是環(huán)境溫度保持不變。然而，白光與其它顏色的LED的亮度都是溫度的函數(shù)，隨溫度的改變而有很大變動(dòng)(參考文獻(xiàn)2與參考文獻(xiàn)3)。在100℃的溫度變化范圍下，亮度的變化從40%~150%。因此，如果預(yù)計(jì)環(huán)境溫度會(huì)有變化，只調(diào)節(jié)通過LED的電流就

　　不是一種控制LED的有效方式。替代方法是采用光反饋來控制LED。

　　不過，可以不使用高價(jià)的光傳感器和放大器電路，而用一個(gè)合適的LED作光傳感器(參考文獻(xiàn)4)。圖3為一個(gè)用廉價(jià)降壓穩(wěn)壓器IC(可調(diào)LM2575)的白光LED控制器。透明封裝的3mm紅色LED用于檢測10mm白光LED的光。白光LED的頻譜寬得足以激勵(lì)用作傳感器的紅色LED。對通過白光LED的60mA測試電流，紅色LED傳感器的電壓大約為40mV。由于該電路用紅色LED傳感器的電壓作為降壓穩(wěn)壓器的反饋，因此必須用一個(gè)增益大約為30的放大器，因?yàn)長M2575降壓穩(wěn)壓器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為1.23V。電阻R1、R2和R3控制放大器的增益，放大器包含一個(gè)廉價(jià)的LM358雙運(yùn)放。輸入直流電壓為運(yùn)放供電。電阻R1、R2和R3的阻值分別為270Ω、560Ω和10kΩ。由于R2是一個(gè)可變電阻，改變它的設(shè)定值就改變了增益，因此就改變了通過白光LED的電流。所以，R2用作亮度控制。放大器增益范圍從28~84，具體值取決于R2的設(shè)置。

　　紅色LED作為傳感器，安裝在白光LED的側(cè)面，因此只用到白光LED的一部分輻射光。將3mm紅色LED的頂部處理成一個(gè)平坦表面，然后用一滴超強(qiáng)膠水將3mm紅色LED固定在白光LED的側(cè)面。

　　LM2575降壓穩(wěn)壓器通過改變其占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓。如果白光LED的輸出光強(qiáng)由于溫升而減弱，紅色LED傳感器的電壓也成比例下降。紅色LED傳感器的輸出連接到穩(wěn)壓IC的反饋輸入端(4腳)，穩(wěn)壓器IC因此相應(yīng)地增加白光LED的輸出電壓占空比，從而穩(wěn)定了亮度。當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，白光LED光強(qiáng)增長，穩(wěn)壓器減小輸出電壓，也達(dá)到了穩(wěn)定白光LED亮度的目的。