一款基于光反馈控制白光LED降压稳压器的设计

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。LED(Light Emitting Diode)，发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。 　　半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个"P-N结"，当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。 　　LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的，LED的角度越小它的亮度越高，没有什么超亮不超亮的，那是骗小孩的，如果是质量好的LED不管是哪家LED厂家生产的大家的亮度都差不多的，只是生产工艺不一样，使用寿命略有不同，因为大家用的都是那几家国外的LED芯片。 　　如果是5MM的LED180度角的白光的亮度只有几百MCD；如果是15度角的亮度就要去到一万多两万MCD的亮度了，亮度相差好几十倍了，如果是用于照明用的，在户外最好是用大功率的LED了，亮度就更高了，单个功率有1W、3W、5W，还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED，功率去到几百都有。 图1 　　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。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的电流即可。 图2 　　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。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。 图3 　　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。 　　LED(LightingEmittingDiode)照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED 照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。 　　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。