针对任何光强度而调节的高功率效率LED开关

2018-11-13 11:07:17

1011 CMOS 传感器

　　LED可以用作一个光电传感器。以前有个设计思想曾给出了一种高功率效率的开关，几乎不耗电。但是，这种结构无法作调整，按所需光强度作切换。本设计思想中的电路则可以调整到使光电开关保持导通态的任何光强度阈值水平，而功耗几乎与原电路一样（图1）。

　　图1 光电流通过绿色LED放大到CMOS逻辑电平，当环境光下降时，点亮白色LED。

　　环境光照射在反偏的绿色LED上，产生了流经LED的小电流，它构成BC549 NPN晶体管的基极电流，该电流经过放大，送至BC177 PNP晶体管的基极。该电流再经放大后，流过BC177的射极。射极电阻上的压降取决于其阻值以及流经其上的电流，从而决定了BC549的CE端上的压降。
　　通过调整串联的射极电阻值，可以针对照射在绿色LED上的任何强度光，设定一个相对于CMOS门逻辑0的电压。这个光强主要取决于绿色LED的响应，以及两只晶体管的电流增益，因此选择电阻值时将串联电阻做各种短路组合，并用10-MΩ电位计作微调。一旦找到了合适的值，就可以从电路中去掉无用的电阻。
　　当环境光强低于这个水平时，BC549的基极电流以及通过射极串联电阻的电流都下降。这个下降将CD4011逻辑门的输入电压提升至高于CMOS开关阈值。在3V输出时，典型的门输出电流约为3-4 mA/门；三个门并联可向白光LED提供约10 mA电流。用反相门或非反相门都可以得到相同的结果。电路仍然维持其功率效率的原因是，通常需要的串联电阻值都超过10 MΩ。
　　可以检查绿色LED作为光电管的适用性，方法是用数字万用表200 mV档，测量LED上的压降。如果LED适合作为光电传感器，则测量结果是0.3至1 mV的电压，并且这个电压会随LED上的光强度而变化。