采用光反饋控制白光LED的降壓穩壓器

由于大功率、高效率白光(以及其它顏色)LED的實(shí)現，采用LED的照明更受關(guān)注。由于LED是一種電流控制器件，典型控制電路是調節通過(guò)LED的電流來(lái)保持一致的亮度。為了最好地利用電能，用戶(hù)經(jīng)常將開(kāi)關(guān)轉換電路用于LED，根據輸入直流電壓的不同，可以是降壓(Buck)或升壓轉換器。圖1是典型的降壓和升壓轉換器白光LED驅動(dòng)電路的結構。白光LED增加了串接電阻R，決定了通過(guò)LED的電流。電阻取值要依據所需LED電流以及降壓/升壓轉換器需要的反饋電壓。例如，通過(guò)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中的電路結構。在這種電路中，放大器的增益減小了串聯(lián)電阻上的功耗，減小因數與增益相等。

　　圖1與圖2中的電路結構能很好地用于調節通過(guò)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，隨溫度的改變而有很大變動(dòng)(參考文獻2與參考文獻3)。在100℃的溫度變化范圍下，亮度的變化從40%~150%。因此，如果預計環(huán)境溫度會(huì )有變化，只調節通過(guò)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(lái)控制LED。

　　不過(guò)，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4)。圖3為一個(gè)用廉價(jià)降壓穩壓器IC(可調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用作傳感器的紅色LED。對通過(guò)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壓器的反饋，因此必須用一個(gè)增益大約為30的放大器，因為L(cháng)M2575降壓穩壓器的內部基準電壓為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雙運放。輸入直流電壓為運放供電。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，改變它的設定值就改變了增益，因此就改變了通過(guò)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的設置。

　　紅色LED作為傳感器，安裝在白光LED的側面，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，然后用一滴超強膠水將3mm紅色LED固定在白光LED的側面。

　　LM2575降壓穩壓器通過(guò)改變其占空比來(lái)調節輸出電壓。如果白光LED的輸出光強由于溫升而減弱，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壓IC的反饋輸入端(4腳)，穩壓器IC因此相應地增加白光LED的輸出電壓占空比，從而穩定了亮度。當環(huán)境溫度下降時(shí)，白光LED光強增長(cháng)，穩壓器減小輸出電壓，也達到了穩定白光LED亮度的目的。