为驱动一个以上的高亮度白光LED,规划工程师需求挑选是串联衔接LED或是并联衔接LED。
并联衔接只需在每个LED两头施加较低的电压,但需求运用镇流电阻或电流源来确保每个LED的亮度共同。假如流过每个LED的偏置电流巨细不同,则它们的亮度也不同,然后导致整个光源亮度不均匀。但是,运用镇流电阻或电流源来确保LED的亮度共同将缩短电池的运用寿数。
选用串联衔接本质上能够很好确保电流的共同性,但需求给LED串施加较高电压。为到达恰当的照明亮度,一般白光LED需求3.6V偏置电压和最大20mA的偏置电流。图1给出了能够调理7个白光LED串亮度的低成本电感型升压电路。
这个电路能够分红两个部分:由Q1和Q2组成的升压电路,以及由Q3和JFET1组成的操控电路。假定Q1截止,当电池电压略高于Q2的VVB时,Q2基极将流过正电流(iB=(电池电压VBE)/RJET1)。此刻,Q2导通,电感L1接地。
跟着L1上的电流以di/dt的速度增大,能量在L1磁场中保存起来。跟着电流逐步增大,它也流过Q2的电阻RSAT(SD1和LED串处于截止状况)。Q2的集电极电压满足高,能使Q1导通。Q1的基极电压经过由R1和C1组成的前馈网络连到Q2的集电极。R1也被用来约束Q1的基极电流。
Q1导通后,驱动Q2的基极接地,所以Q2截止,L1的能量跟着磁场削弱被释放到LED串中。
L1的快速回零动作在LED串上施加了高于26V的正向偏置电压,使LED宣布白光。因为人眼感觉不到LED的高频闪耀,所以该电路可供给亮度稳定的照明。当L1放电完毕后,Q1返回到截止状况。
正常作业时,这个自振动动作重复进行,直到电池电压下降到小于Q2的VBE 与JFET1压降(大约1V)之和,这时Q2不再导通。L1、Q2的 RSAT和Q1、Q2的开关特性也会影响振动周期和占空比。
电池组(4个碱性电池)的电压被进步到26V以上,以便向由7个串联的白光LED组成的LED串供给正向偏置。
流经R4的小直流电流(不到20uA)对Q3进行偏置,以调理JFET1的通道电阻,然后调理电池漏电流以延伸电池寿数。JFET1的栅极电压比电池组电压高0.9V左右。这儿p-JFET被用作耗尽型器材,当VGS等于零时,p-JFET导通。
ET的源极衔接电池端子。规划工程师可经过进步栅极电压(比电池正电压更高)来关断该通道。栅极电压比电池电压越高,通道电阻就越大。
因而,当电池组电压从6V下降到3V时,振动频率下降(JFET1的VGS将略有改动)。此刻,LED的亮度略微下降。抱负情况下,操控环路将坚持LED电流不变。但人眼对光的灵敏度遵守准对数联系,因而在电池组电压下降到2V左右曾经,亮度的小幅度线性下降不易被发觉。
另一种计划是坚持电池的输出功率(电流与电压之积)不变。因为存在电池内阻损耗,尽管这样做可坚持LED亮度不变,但将缩短电池寿数,此外电路的复杂性也将大大进步。总归,这个简略电路的LED亮度将在整个电池寿数期间改动很小。
能够略微调理LED串的亮度,比方规划工程师经过略微改动R2的阻值来针对三极管和LED的制作误差进行调理,这样光输出(单位:流明)可被设为固定值。
当电池组能量行将耗尽时,能够把发光昏暗的LED串短路,而只衔接一个LED,这时只需电池组还有1V的剩下电压,就能够让这个LED宣布强光。这种单LED衔接方法能够运用抛弃的电池供给最终紧迫照明。
从安全方面考虑,当运用碱性电池时一切电池有必要匹配。当电池组中能量最少的电池的能量彻底耗尽,而其它电池还有满足能量对能量耗尽的电池构成反向偏压时,将导致能量耗尽的电池过热并走漏乳状酸液,然后发生安全问题。
为完成电池匹配,应确保用同一包装的新电池一起替换悉数4个电池。4个AA碱性电池的额外容量为4&TImes;1000mAh,这意味着LED能够接连照明约61个小时。电路原型的测验结果表明其接连照明时刻为两天(48小时)多一点。