針對光強度調節(jié)的高功率效率LED開關設計
LED可以用作一個光電傳感器。以前有個設計思想曾給出了一種高功率效率的開關,幾乎不耗電。但是,這種結構無法作調整,按所需光強度作切換。本設計思想中的電路則可以調整到使光電開關保持導通態(tài)的任何光強度閾值水平,而功耗幾乎與原電路一樣(圖1)。
圖1 光電流通過綠色LED放大到CMOS邏輯電平,當環(huán)境光下降時,點亮白色LED。
環(huán)境光照射在反偏的綠色LED上,產生了流經LED的小電流,它構成BC549 NPN晶體管的基極電流,該電流經過放大,送至BC177 PNP晶體管的基極。該電流再經放大后,流過BC177的射極。射極電阻上的壓降取決于其阻值以及流經其上的電流,從而決定了BC549的CE端上的壓降。
通過調整串聯(lián)的射極電阻值,可以針對照射在綠色LED上的任何強度光,設定一個相對于CMOS門邏輯0的電壓。這個光強主要取決于綠色LED的響應,以及兩只晶體管的電流增益,因此選擇電阻值時將串聯(lián)電阻做各種短路組合,并用10-MΩ電位計作微調。一旦找到了合適的值,就可以從電路中去掉無用的電阻。
當環(huán)境光強低于這個水平時,BC549的基極電流以及通過射極串聯(lián)電阻的電流都下降。這個下降將CD4011邏輯門的輸入電壓提升至高于CMOS開關閾值。在3V輸出時,典型的門輸出電流約為3-4 mA/門;三個門并聯(lián)可向白光LED提供約10 mA電流。用反相門或非反相門都可以得到相同的結果。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)字萬用表200 mV檔,測量LED上的壓降。如果LED適合作為光電傳感器,則測量結果是0.3至1 mV的電壓,并且這個電壓會隨LED上的光強度而變化。
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