針對光強度調節的高功率效率LED開關設計

LED可以用作一個光電傳感器。以前有個設計思想曾給出了一種高功率效率的開關，幾乎不耗電。但是，這種結構無法作調整，按所需光強度作切換。本設計思想中的電路則可以調整到使光電開關保持導通態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，當環境光下降時，點亮白色LED。

　　環境光照射在反偏的綠色LED上，產生了流經LED的小電流，它構成BC549 NPN晶體管的基極電流，該電流經過放大，送至BC177 PNP晶體管的基極。該電流再經放大后，流過BC177的射極。射極電阻上的壓降取決于其阻值以及流經其上的電流，從而決定了BC549的CE端上的壓降。

　　通過調整串聯的射極電阻值，可以針對照射在綠色LED上的任何強度光，設定一個相對于CMOS門邏輯0的電壓。這個光強主要取決于綠色LED的響應，以及兩只晶體管的電流增益，因此選擇電阻值時將串聯電阻做各種短路組合，并用10-MΩ電位計作微調。一旦找到了合適的值，就可以從電路中去掉無用的電阻。

　　當環境光強低于這個水平時，BC549的基極電流以及通過射極串聯電阻的電流都下降。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果。電路仍然維持其功率效率的原因是，通常需要的串聯電阻值都超過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。