由于大功率、高效率白光(以及其它颜色)LED的实现,采用LED的照明更受关注(参考文献1)。由于LED是一种电流控制器件,典型控制电路是调节通过LED的电流来保持一致的亮度。为了最好地利用电能,用户经常将开关转换电路用于LED,根据输入直流电压的不同,可以是降压(Buck)或升压转换器。图1是典型的降压和升压转换器白光LED驱动电路的结构。白光LED增加了串接电阻R,决定了通过LED的电流。电阻取值要依据所需LED电流以及降压/升压转换器需要的反馈电压。例如,通过LED的平均电流为100mA,反馈电压为1.23V时需要的电阻值为12Ω。为了降低串联电阻上的功耗,工程师一般会采用图2中的电路结构。在这种电路中,放大器的增益减小了串联电阻上的功耗,减小因数与增益相等(参考文献2)。
图1与图2中的电路结构能很好地用于调节通过LED的电流,前提是环境温度保持不变。然而,白光与其它颜色的LED的亮度都是温度的函数,随温度的改变而有很大变动(参考文献2与参考文献3)。在100℃的温度变化范围下,亮度的变化从40%~150%。因此,如果预计环境温度会有变化,只调节通过LED的电流就
不是一种控制LED的有效方式。替代方法是采用光反馈来控制LED(参考文献3)。
不过,可以不使用高价的光传感器和放大器电路,而用一个合适的LED作光传感器(参考文献4)。图3为一个用廉价降压稳压器IC(可调LM2575)的白光LED控制器。透明封装的3mm红色LED用于检测10mm白光LED的光。白光LED的频谱宽得足以激励用作传感器的红色LED。对通过白光LED的60mA测试电流,红色LED传感器的电压大约为40mV。由于该电路用红色LED传感器的电压作为降压稳压器的反馈,因此必须用一个增益大约为30的放大器,因为LM2575降压稳压器的内部基准电压为1.23V。电阻R1、R2和R3控制放大器的增益,放大器包含一个廉价的LM358双运放。输入直流电压为运放供电。电阻R1、R2和R3的阻值分别为270Ω、560Ω和10kΩ。由于R2是一个可变电阻,改变它的设定值就改变了增益,因此就改变了通过白光LED的电流。所以,R2用作亮度控制。放大器增益范围从28~84,具体值取决于R2的设置。
红色LED作为传感器,安装在白光LED的侧面,因此只用到白光LED的一部分辐射光。将3mm红色LED的顶部处理成一个平坦表面,然后用一滴超强胶水将3mm红色LED固定在白光LED的侧面。
LM2575降压稳压器通过改变其占空比来调节输出电压。如果白光LED的输出光强由于温升而减弱,红色LED传感器的电压也成比例下降。红色LED传感器的输出连接到稳压IC的反馈输入端(4脚),稳压器IC因此相应地增加白光LED的输出电压占空比,从而稳定了亮度。当环境温度下降时,白光LED光强增长,稳压器减小输出电压,也达到了稳定白光LED亮度的目的。
关键字:光反馈 白光LED 降压稳压器
编辑:探路者 引用地址:采用光反馈控制白光LED的降压稳压器
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温升问题的解决方法是降低封装的热阻抗;维持LED的使用寿命的方法是改善芯片外形、采用小型芯片;改善LED的发光效率的方法是改善芯片结构、采用小型芯片;至于发光特性均匀化的方法是改善LED的封装方法,这些方法已经陆续被开发中。
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