針對任何光強度而調(diào)節(jié)的高功率效率LED開關(guān)

LED可以用作一個光電傳感器。以前有個設(shè)計思想曾給出了一種高功率效率的開關(guān)，幾乎不耗電（參考文獻1）。但是，這種結(jié)構(gòu)無法作調(diào)整，按所需光強度作切換。本設(shè)計思想中的電路則可以調(diào)整到使光電開關(guān)保持導(dǎo)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(chǎn)生了流經(jīng)LED的小電流，它構(gòu)成BC549 NPN晶體管的基極電流，該電流經(jīng)過放大，送至BC177 PNP晶體管的基極。該電流再經(jīng)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(jīng)其上的電流，從而決定了BC549的CE端上的壓降。

通過調(diào)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(shè)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(yīng)，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(diào)。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(guān)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(jié)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(jié)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。