針對(duì)任何光強(qiáng)度而調(diào)節(jié)的高功率效率LED開(kāi)關(guān)

LED可以用作一個(gè)光電傳感器。以前有個(gè)設(shè)計(jì)思想曾給出了一種高功率效率的開(kāi)關(guān)，幾乎不耗電（參考文獻(xiàn)1）。但是，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法作調(diào)整，按所需光強(qiáng)度作切換。本設(shè)計(jì)思想中的電路則可以調(diào)整到使光電開(kāi)關(guān)保持導(dǎo)通態(tài)的任何光強(qiáng)度閾值水平，而功耗幾乎與原電路一樣（圖1）。

圖1 光電流通過(guò)綠色LED放大到CMOS邏輯電平，當(dāng)環(huán)境光下降時(shí)，點(diǎn)亮白色LED。

環(huán)境光照射在反偏的綠色LED上，產(chǎn)生了流經(jīng)LED的小電流，它構(gòu)成BC549 NPN晶體管的基極電流，該電流經(jīng)過(guò)放大，送至BC177 PNP晶體管的基極。該電流再經(jīng)放大后，流過(guò)BC177的射極。射極電阻上的壓降取決于其阻值以及流經(jīng)其上的電流，從而決定了BC549的CE端上的壓降。

通過(guò)調(diào)整串聯(lián)的射極電阻值，可以針對(duì)照射在綠色LED上的任何強(qiáng)度光，設(shè)定一個(gè)相對(duì)于CMOS門(mén)邏輯0的電壓。這個(gè)光強(qiáng)主要取決于綠色LED的響應(yīng)，以及兩只晶體管的電流增益，因此選擇電阻值時(shí)將串聯(lián)電阻做各種短路組合，并用10-MΩ電位計(jì)作微調(diào)。一旦找到了合適的值，就可以從電路中去掉無(wú)用的電阻。

當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)低于這個(gè)水平時(shí)，BC549的基極電流以及通過(guò)射極串聯(lián)電阻的電流都下降。這個(gè)下降將CD4011邏輯門(mén)的輸入電壓提升至高于CMOS開(kāi)關(guān)閾值。在3V輸出時(shí)，典型的門(mén)輸出電流約為3-4 mA/門(mén)；三個(gè)門(mén)并聯(lián)可向白光LED提供約10 mA電流。用反相門(mén)或非反相門(mén)都可以得到相同的結(jié)果。電路仍然維持其功率效率的原因是，通常需要的串聯(lián)電阻值都超過(guò)10 MΩ。

可以檢查綠色LED作為光電管的適用性，方法是用數(shù)字萬(wàn)用表200 mV檔，測(cè)量LED上的壓降。如果LED適合作為光電傳感器，則測(cè)量結(jié)果是0.3至1 mV的電壓，并且這個(gè)電壓會(huì)隨LED上的光強(qiáng)度而變化。