基于光反饋控制白光LED的降壓穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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。LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié).當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。

LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的，LED的角度越小它的亮度越高，沒(méi)有什么超亮不超亮的，那是騙小孩的，如果是質(zhì)量好的LED不管是哪家LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的，只是生產(chǎn)工藝不一樣，使用壽命略有不同，因?yàn)榇蠹矣玫亩际悄菐准覈?guó)外的LED芯片。如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有幾百M(fèi)CD,如果是15度角的亮度就要去到一萬(wàn)多兩萬(wàn)MCD的亮度了，亮度相差好幾十倍了，如果是用于照明用的，在戶外最好是用大功率的LED了，亮度就更高了，單個(gè)功率有1W,3W,5W,還有的是用多個(gè)大功率組合成一個(gè)大功率的LED,功率去到幾百都有。

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(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(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(guò)LED的電流就

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(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(cè)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(duì)通過(guò)白光LED的60mA測(cè)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(zhǎng)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(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(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。LED(LightingEmittingDiode)照明即是發(fā)光二極管照明，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。LED照明產(chǎn)品就是利用LED作為光源制造出來(lái)的照明器具。

LM2575降壓穩(wěn)壓器通過(guò)改變其占空比來(lái)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(zhǎng)，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。