一款自我控制的LED電路

2021-02-13 電子報

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 　　自從30多年前LED發明以來，其發光效率穩步上升，增加轉換效率是在兩個方向上實現的。某些高亮度、高效率LED表現出有顯著的光伏作用，如惠普的HLMP-EG30-NR000就是一款封裝在透明外殼中的紅光發射器。附圖中的電路顯示如何利用LED的光伏特性。在使用相同元件情況下，本電路用老式紅光LED也能工作，但光輸出量較低。本設計實例的電路描述一款可以自我控制的LED電路，除自身特性外無需任何光傳感器輔助，即可確定自己是開還是關。當對LED擋光時，它會接通，而光照它時，它會關斷。該電路的主要元器件包括LED D1運算放大器IC1，單穩IC2A，以及控制通過LED電流的電晶體開關Q1。
　　當被擋光時，LED不產生光伏電流。當有適度光照時（例如在辦公室或實驗室），會在4.7MΩ負載電阻器上產生50毫伏至100毫伏電壓。比較器運放IC1將LED產生的電壓與一個約50毫伏的閾值基準電壓作比較。變更連接IC1管腳2上分壓器的電阻器R1與R2阻值就可以改變電路的靈敏度閾值。
　　當環境光減弱時，LED產生較低電壓，當電壓低於50毫伏閾值時，運放的輸出變低，觸發單穩IC2A。單穩使電晶體Q1導通一個間隔時間，LED發光約3 毫秒，直到單穩的輸出變低為止。在黑暗的室內，這個周期以200赫茲速率重複，LED也按短周期而重複閃爍。在高刷新速率下，LED看起來是連續發光的。
　　在日光狀態下，電路的電流源主要包括驅動基準偏置網絡的電流：3.6V/162 kΩ=22mA。白天和夜晚模式下，LED發光時消耗數毫安電流，1安時的一節電池就可以為電路供電數個月。增加R1和R2值還可以降低電流。由於該電路在光照良好的環境中時斷時續地消耗低電流，因此一節1安時鋰電池的使用壽命應接近於它的存儲壽命。

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