采用光反馈控制白光LED的降压稳压器

采用光反馈控制白光LED的降压稳压器

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。