高亮度白光LED的電路設計
上傳人:admin 上傳時間: 2007-02-08 瀏覽次數: 155 |
電池組(4個堿性電池)的電壓被提高到26V以上,以便向由7個串聯的白光LED組成的LED串提供正向偏置。 |
流經R4的小直流電流(不到20uA)對Q3進行偏置,以調節JFET1的通道電阻,從而調節電池漏電流以延長電池壽命。JFET1的柵極電壓比電池組電壓高0.9V左右。這里p-JFET被用作耗盡型器件,當VGS等于零時,p-JFET導通。
JFET的源極連接電池端子。設計工程師可通過提高柵極電壓(比電池正電壓更高)來關斷該通道。柵極電壓比電池電壓越高,通道電阻就越大。
因此,當電池組電壓從6V下降到3V時,振蕩頻率下降(JFET1的VGS將略有變化)。此時,LED的亮度略微下降。理想情況下,控制環路將保持LED電流不變。但人眼對光的靈敏度服從準對數關系,因此在電池組電壓下降到2V左右以前,亮度的小幅度線性下降不易被察覺。
另一種方案是保持電池的輸出功率(電流與電壓之積)不變。由于存在電池內阻損耗,雖然這樣做可保持LED亮度不變,但將縮短電池壽命,此外電路的復雜性也將大大提高。總之,這個簡單電路的LED亮度將在整個電池壽命期間變化很小。
可以稍微調節LED串的亮度,比如設計工程師通過稍微改變R2的阻值來針對三極管和LED的制造偏差進行調節,這樣光輸出(單位:流明)可被設為固定值。
當電池組能量即將耗盡時,可以把發光暗淡的LED串短路,而只連接一個LED,這時只要電池組還有1V的剩余電壓,就可以讓這個LED發出強光。這種單LED連接方式可以利用廢棄的電池提供最后緊急照明。
從安全方面考慮,當使用堿性電池時所有電池必須匹配。當電池組中能量最少的電池的能量完全耗盡,而其它電池還有足夠能量對能量耗盡的電池形成反向偏壓時,將導致能量耗盡的電池過熱并泄漏乳狀酸液,從而產生安全問題。
為實現電池匹配,應保證用同一包裝的新電池同時更換全部4個電池。4個AA堿性電池的額定容量為4×1000mAh,這意味著LED可以連續照明約61個小時。電路原型的測試結果表明其連續照明時間為兩天(48小時)多一點。
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