（电路设计）温控LED电路.docx

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1、今天我们用LM35温度传感器来打造一个简单实用的电路。在该电路中，我 们将根据环境温度来控制LEDo如果温度高于一个特定值时（该电路中特定值为50摄氏度），红色LED灯 就会自动亮起，如果低于该值时黄色LED灯就会亮起。这个特定值可以调整电 位器的阻值来改变。这个温控灯电路相当实用，可将其用作温度指示器，或是在温度超过特定值 时触发风扇或警报等。如果将阈值设为100摄氏度这样的高温时，还可以用作火 警。在该电路中我们也会学到如何使用LM35o LM35是一种流行而廉价的温度 传感器，常用于电子温度计或其它温度测量等。所需电子元器件9V电池（或9V直流电源）IC 7805温度传感器LM35运算放

2、大器LM358IOkQ电阻3lk电阻3可变电阻器IOkQLED （黄和红）NPN 三极管 BC547 x 2温度传感器LM35LM35是一个3脚三极管一样的器件。它有着VCC, GND和OUTPUT三个 引脚。该传感器会基于温度来输出可变电压。LM35的温度范围在+2到+150C 之间。Vs(4V TO 20V)l-L_I I OUTPUTLM35 0mV10.0mVCBasic Centigrade VutAVut= (R2(R1+R2)VinGND为了设定参考电压，我们需要用电阻Rl和IOkQ的可变电阻RVI做一个分 压电路。使用以上电路可以设定参考电压，并改变阈值温度。为了将阈值温度设

3、为50,我们可以将电位器调整为8k： 2k：Vout= (R2R1+R2) *Vin(止匕处 R2 是 2kQ,而 Rl=8kQ+2kQ)Vout= (2/18+2) *5=0.5V运放LM358运放也常被成为电压比较器。当非反相输入(+ )端的电压高于反相输入端 (-)的电压时，比较器的输出为高。如果反相输入端(-)的电压高于非反相输 入(+ )端的电压时，则输出为低。Output A EWInputs A , EVGndELM358是一个低噪声双运放元器件，其中内含两个独立的电压比较器。该 运放可以用于许多模式，比如比较器，加法器，积分器，放大器，微分器，反相 模式与非反相模式等。电路图电

4、路原理该温控LED灯的电路原理很简单。9V电池（或9V直流电源）用于给整个 电路供电，IC7805则用于提供5V的稳压。当温度低于50时，黄灯亮红灯灭, LM358的输出为低，Ql关断，而Q2处于导通。当环境温度超过5OC0t, LM35的2号引脚电压高于0.5V。LM35的输出接 到运放LM358的3号引脚。因为我们将参考电压（LM358的2号引脚电压）设 为了 0.5V,所以如今3号引脚（非反相输入）高于2号引脚（反相输入）的电 压，运放LM358的输出（1号引脚）为高。而LM358的输出接到NPN三极管 QI的基极，所以QI导通，红灯亮。而此时Q2关断，所以黄灯灭。这就是该电 路检测温度

5、并控制LED的过程。led色温控制原理Ied调色温是改变不同光的比例。增加红光，色温变暖，增加兰光，色温变 冷。调亮度，改变流过LED的电流大小，电流大些，就亮些。反之就暗些。电流的调节，是用改变PWM来实现的。所谓PWM,就是脉冲宽度调整。 脉冲宽度调整的方法，最根本的是改变决定其宽度的电阻与电容值的数值。RC 的乘积大，则宽度会大些。具体要结合电路图来讨论。1色温光源的色温是通过对比其色彩和理论的热黑体辐射体（简称黑体，在任何温 度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于1的物体，是一种理想的模型，也叫完 全辐射体）来确定的。热辐射光源发射的光谱是连续而光滑的，对黑体而言，温 度不同，颜色也就不

6、一样。黑体发光的颜色与温度存在惟一的对应关系。在表述某光源的颜色时，常常把该光源的颜色与黑体发光的颜色进行比较， 如果该光源发出光的颜色与黑体在某一温度下的颜色相同，就把该光源的颜色看 作是黑体在这个温度下的颜色，叫“温度颜色、简称“温色”。显然，“温色”指的 是“颜色L是黑体在某一温度下的颜色。但是由于长期的约定俗成，现在普遍把 这个概念称作“色温”。对于白炽灯等热福射源而言由于其光谱分布与黑体比较接近，所以它们的色 品坐标点基本处于黑体轨迹上，可见色温的概念能够恰当的描述白炽灯的光色。 但是对于白炽灯以外的其他光，其光谱分布与黑体相差较远，它们的温度T时 的相对光谱功率分布所决定的色品坐标

7、不一定准确地落在色品图的黑体温度轨 迹上，所以只能用光源与黑体轨迹最近的颜色来确定该光源的色温，称为相关色 温（correlated color temperature, 简称 CCT）。0.912白光LED发光原理白光LED是实现半导体照明的必由之路。白光LED并不是一种单色光，在 可见光的光谱中并不存在白光。根据人们对可见光的研究，人的眼睛所能看到的 白光可以由两种或者两种以上的光混合产生。目前获得白光LED照明光源有以 下三种方法。(1)蓝光LED+不同色光荧光粉：日亚公司开发出来的白光LED,是由蓝 光LED激发涂布在其上方的黄色YAG荧光粉，荧光粉被激发后产生的黄光与原 先由于激发的

8、蓝光互补而产生白光，如图(a)所示。还可以通过蓝光LED芯片 与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好，但是这种方法使用的荧 光粉转化效率较低，尤其是红色荧光粉。目前，利用蓝光LED配合黄色YAG荧 光粉的白光LED封装技术是较为成熟的，但是均匀度的问题、色温偏高显色指 数不理想的问题，迟迟无法解决。(2)紫外光或紫光LED+R.G.B荧光粉：用紫外光或者紫光(300400nm) LED和R.G.B荧光粉来合成白光的原理和荧光灯是类似的，但是比荧光灯的性 能要优越，紫光LED转换系数可达0.8,各色荧光粉的量子转换效率可以达0.9。 (b)所示的这种利用紫光LED激发三基色或者多色荧光

9、粉产生多色光，再混合 成白光的方法，显色性更好，但是同样存在问题，红色荧光粉和绿色荧光粉多为 硫化物，发光稳定性差、光衰较大。(3) RGB三基色LED形成白光：这种方法是将绿、红、蓝三种LED芯 片组合，如图(C)所示，同时通电，然后将发出的绿光、红光、蓝光按一定比 例混合成白光。绿、红、蓝的比例通常为6： 3： Io利用R.G.B三基色LED直接封装成白光LED的方法，白光综合性能最好， 在高显色指数的前提下，白光流明效率也很高。由于合成白光所要求的色温和显 色指数不同，对合成白光的各色LED的流明效率的要求也不相同。但这种方法 的主要技术难题是提高绿光LED的电光转换效率，以及降低成本。

10、3白光LED色温动态可调的原理和实现方法3.1 原理：不同色温白光LED混合成一束白光，混合白光的光通量为不同色温的白光 LED的光通量的总和。混合白光的色温光谱功率分布曲线是由不同色温白光 LED的光谱功率分布曲线叠加混合而成一个新色温的光谱功率分布曲线，从而 确定了该混合白光的色温值。通过改变不同色温的驱动电流，从而改变不同色温 的光通量，也就改变不同色温的光谱功率分布曲线，则由不同色温产生的新的光 谱功率分布曲线叠加混合形成一条新的光谱功率分布曲线，也就得到动态可调的 白光。3.2 实现方法：目前，实现色温可调且高显色性的白光LED的方法有：(1)采用多芯片加荧光粉，如采用至少两个蓝光芯片、一个黄光芯片以及 绿色荧光粉和红色荧光粉组成的模块，制作色温可调整的高显色指数(Ra80) 的白光LED灯。但以蓝光激发红色荧光粉的激发效率低，导致LED灯亮度较低, 实用性差。(2)采用不同颜色LED组合，如采用白光加红蓝LED组合，通过分别控 制白光、红光和蓝光LED的驱动电流，实现不同色温范围内显色指数大于90的 可调白光，但驱动电路复杂，成本较高。