CN107018597B - Led可持续等光强照明集成控制电路 - Google Patents
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Abstract
LED可持续等光强照明集成控制电路，由LED光强探测电路(1)、电流电压转换电路(2)、电位平移缓冲电路(3)、电压比较放大电路(4)、低通滤波电路(5)所组成。本发明通过负反馈可以有效稳定控制流过LED的电流，实现LED灯的等光强度照明，本发明采用CMOS工艺将控制电路与掩埋双PN结光电二极管光电流传感单元单片集成，实现LED光强度控制微型化、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及的LED可持续等光强照明集成控制电路。
背景技术
LED灯在长时间使用的情况下，性能会逐渐下降，导致电阻增大，在相同驱动电压下，流过LED的电流逐渐衰减，光照强度逐渐减小，LED会产生光衰；在大多数设计中，LED灯是由BJT或者MOSFET等驱动管控制流过灯的电流，通过改变这些驱动管的驱动电压，可以调节流过LED灯的电流。
掩埋双PN结光电二极管，由两个垂直堆叠的不同深度的二极管构成。光照下输出电流大小与入射光功率成线性关系，可以作为光探测器用于光照强度的测量。
基于微电子技术的LED可持续等光强照明集成控制电路，采用CMOS工艺，在大大缩小电路体积的同时，可提高弱信号的检测精度，并将控制电路与掩埋双PN结光电二极管光电流传感单元单片集成。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种LED可持续等光强照明集成控制电路。
本发明将照明控制技术与微电子技术相结合，设计了一种LED可持续等光强照明集成控制电路，该控制电路采用CMOS工艺将控制电路与掩埋双PN结光电二极管光电流传感单元单片集成，可以实时监测LED的光照强度，并根据光强改变输出电压，实现对LED驱动电压的控制，从而达到改变LED灯光照强度的目的。
本发明所述LED可持续等光强照明集成控制电路，由LED光强探测电路1、电流电压转换电路2、电位平移缓冲电路3、电压比较放大电路4、低通滤波电路5所组成。
所述LED光强探测电路1中，输出端与电流电压转换电路2的输入端连接；
LED光强探测电路1由浅PN结光电二极管D1和深PN结光电二极管D2组成；所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2是PNP的堆叠结构，所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2阳极共用N结，并作为输出端输出两个PN结的光电流之和I1+I2，所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2阴极都接地；
所述电流电压转换电路2中，输入端与LED光强探测电路1的输出端相连，输出端与电位平移缓冲电路3的输入端连接；
电流电压转换电路2由PMOS管P1、P2、P3、P4和NMOS管N1组成；所述PMOS管P1源极接电源VDD，栅漏短接，漏极连所述PMOS管P3源极，所述PMOS管P3栅漏短接，漏极作为该电流电压转换电路2的输入端，所述PMOS管P2源极接电源VDD，栅极接所述PMOS管P1栅极，漏极连所述PMOS管P4源极，所述PMOS管P4栅极接所述PMOS管P3栅极，漏极连所述NMOS管N1漏极，所述NMOS管N1栅极接电源VDD，源极接地，漏极为该电流电压转换电路2的输出端；
所述电位平移缓冲电路3中，输入端接电流电压转换电路2的输出端，第一、二输出端分别与电压比较放大电路4的第一、二输入端相连；
电位平移缓冲电路3由PMOS管P5、P6、P7和NMOS管N2、N3组成；所述PMOS管P5源极接电源VDD，栅极接所述PMOS管P6栅极，漏极接所述PMOS管P7源极，所述PMOS管P7漏极接地，源极和栅极分别作为该电位平移缓冲电路3的第一输出端和输入端，所述PMOS管P6源极接电源VDD，栅漏短接，漏极连所述NMOS管N2漏极，所述NMOS管N2栅漏短接，源极接所述NMOS管N3漏极，所述NMOS管N3栅漏短接，源极接地，栅极作为该电位平移缓冲电路3的第二输出端；
所述电压比较放大电路4中，第一、二输入端分别连电位平移缓冲电路3的第一、二输出端，输出端连低通滤波电路5输入端；
电压比较放大电路4由PMOS管P8、P9和NMOS管N4、N5、N6以及电阻R1、R2组成；所述PMOS管P8源极接电源VDD，栅极连所述PMOS管P9栅极，漏极连所述NMOS管N4漏极，所述NMOS管N4源极接所述NMOS管N6漏极，栅极和源极分别作为该电压比较放大电路4的第一输入端和输出端，所述NMOS管N6源极接地，栅极作为该电压比较放大电路4的第二输入端，所述PMOS管P9源极接电源VDD，栅漏短接，漏极接所述NMOS管N5漏极，所述NMOS管N5源极接所述NMOS管N6漏极，所述电阻R1一端接电源VDD，另一端接所述NMOS管N5栅极，所述电阻R2一端接地，另一端也连所述NMOS管N5栅极；
所述低通滤波电路5中，输入端连电压比较放大电路4的输出端，控制信号从输出端Vout输出，该输出端可以接LED的驱动元件；
低通滤波电路5由电阻R3和电容C1组成；所述电阻R3一端作为该低通滤波电路5的输入端，另一端作为输出端Vout，所述电容C1一端接地，另一端连该低通滤波电路5的输出端。
本发明通过负反馈可以有效稳定控制流过LED的电流，实现LED灯的等光强度照明，本发明采用CMOS工艺将控制电路与掩埋双PN结光电二极管光电流传感单元单片集成，实现LED光强度控制微型化、智能化。
本发明的优点是：本发明提出的LED可持续等光强照明集成控制电路，与掩埋双PN结光电二极管单片集成，可广泛应用于对LED照明光强稳定度要求极高的领域，体积小，精度高，可靠性好，功耗低。
附图说明
图1是本发明结构单元框图
图2是本发明设计原理图
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本发明的技术方案。
本发明所述LED可持续等光强照明集成控制电路，由LED光强探测电路1、电流电压转换电路2、电位平移缓冲电路3、电压比较放大电路4、低通滤波电路5所组成。
LED光强探测电路1中，所述浅PN结光电二极管D1和深PN结光电二极管D2被偏置在反偏压状态，当被光照射时，将光强度信号转变成微弱的电流信号，电流大小与光照强度成线性关系；
电流电压转换电路2中，所述PMOS管P1、P2、P3、P4构成Cascode电流镜，用于高精度提取LED光强探测电路1中输出的微弱电流信号，所述NMOS管N1被偏置在深线性区，把电流信号线性地转换成电压信号；
电位平移缓冲电路3中，所述PMOS管P5和P7构成电流源为负载的源跟随器，而所述PMOS管P6和所述NMOS管N2、N3构成偏置单元为源跟随器和电压比较放大电路4提供合适的偏压，由于电流电压转换电路2中的输出电压较低，不利于信号处理，电位平移缓冲电路3将电流电压转换电路2中的输出电压平移至较高的合适的电压，供后续电路处理，同时电位平移缓冲电路3还起到电压缓冲的作用，减小后续电路的阻抗对前述电路的影响；
电压比较放大电路4中，所述PMOS管P8、P9和所述NMOS管N4、N5、N6构成的带有源电流镜的差动对作为电压比较器，所述电阻R1、R2用于确定基准电压，电位平移缓冲电路3输出的电压信号与基准电压作比较，经放大后输出差值；
低通滤波电路5中的电阻R3和电容C1构成RC低通RC滤波器，用于减小电压比较放大电路4输出电压的波动对LED驱动元件的影响；
当LED亮度衰减时，LED光强探测电路1中转换出来的光电流减小，电流电压转换电路2中输出电压减小，从而引起电压比较放大电路4中的输出差值增大，更大的电压驱动LED驱动元件，使LED光照强度增强，当LED光照强度过亮时，LED光强探测电路1中转换出来的光电流增大，又会导致电压比较放大电路4中的输出差值减小，最终使LED光照强度维持在稳定值。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应该视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
Claims (1)
1.LED可持续等光强照明集成控制电路，由LED光强探测电路(1)、电流电压转换电路(2)、电位平移缓冲电路(3)、电压比较放大电路(4)、低通滤波电路(5)所组成；
所述LED光强探测电路(1)中，输出端与电流电压转换电路(2)的输入端连接；
LED光强探测电路(1)由浅PN结光电二极管D1和深PN结光电二极管D2组成；所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2是PNP的堆叠结构，所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2阳极共用N结，并作为输出端输出两个PN结的光电流之和I1+I2，所述浅PN结光电二极管D1和所述深PN结光电二极管D2阴极都接地；
所述电流电压转换电路(2)中，输入端与LED光强探测电路(1)的输出端相连，输出端与电位平移缓冲电路(3)的输入端连接；
电流电压转换电路(2)由PMOS管P1、P2、P3、P4和NMOS管N1组成；所述PMOS管P1源极接电源VDD，栅漏短接，漏极连所述PMOS管P3源极，所述PMOS管P3栅漏短接，漏极作为该电流电压转换电路(2)的输入端，所述PMOS管P2源极接电源VDD，栅极接所述PMOS管P1栅极，漏极连所述PMOS管P4源极，所述PMOS管P4栅极接所述PMOS管P3栅极，漏极连所述NMOS管N1漏极，所述NMOS管N1栅极接电源VDD，源极接地，漏极为该电流电压转换电路(2)的输出端；
所述电位平移缓冲电路(3)中，输入端接电流电压转换电路(2)的输出端，第一、二输出端分别与电压比较放大电路(4)的第一、二输入端相连；
电位平移缓冲电路(3)由PMOS管P5、P6、P7和NMOS管N2、N3组成；所述PMOS管P5源极接电源VDD，栅极接所述PMOS管P6栅极，漏极接所述PMOS管P7源极，所述PMOS管P7漏极接地，源极和栅极分别作为该电位平移缓冲电路(3)的第一输出端和输入端，所述PMOS管P6源极接电源VDD，栅漏短接，漏极连所述NMOS管N2漏极，所述NMOS管N2栅漏短接，源极接所述NMOS管N3漏极，所述NMOS管N3栅漏短接，源极接地，栅极作为该电位平移缓冲电路(3)的第二输出端；
所述电压比较放大电路(4)中，第一、二输入端分别连电位平移缓冲电路(3)的第一、二输出端，输出端连低通滤波电路(5)输入端；
电压比较放大电路(4)由PMOS管P8、P9和NMOS管N4、N5、N6以及电阻R1、R2组成；所述PMOS管P8源极接电源VDD，栅极连所述PMOS管P9栅极，漏极连所述NMOS管N4漏极，所述NMOS管N4源极接所述NMOS管N6漏极，栅极和源极分别作为该电压比较放大电路(4)的第一输入端和输出端，所述NMOS管N6源极接地，栅极作为该电压比较放大电路(4)的第二输入端，所述PMOS管P9源极接电源VDD，栅漏短接，漏极接所述NMOS管N5漏极，所述NMOS管N5源极接所述NMOS管N6漏极，所述电阻R1一端接电源VDD，另一端接所述NMOS管N5栅极，所述电阻R2一端接地，另一端也连所述NMOS管N5栅极；
所述低通滤波电路(5)中，输入端连电压比较放大电路(4)的输出端，控制信号从输出端Vout输出，该输出端可以接LED的驱动元件；
低通滤波电路(5)由电阻R3和电容C1组成；所述电阻R3一端作为该低通滤波电路(5)的输入端，另一端作为输出端Vout，所述电容C1一端接地，另一端连该低通滤波电路(5)的输出端。
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