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LED照明可控矽調光

來源: 遠洋 時間:2012-09-26
  普通的白熾燈和鹵素燈通常采用可控矽來調光。因爲白熾燈和鹵素燈是一個純電阻器件,它不要求輸入電壓一定是正弦波,因爲它的電流波形永遠和電壓波形一樣(yàng),所以不管電壓波形如何偏離正弦波,隻要改變輸入電壓的有效值,就可以調光。

    然而可控矽調光對(duì)LED照明光源的調節會産生意想不到的問題,那就是輸入端的LC濾波器會使可控矽産生振蕩,這(zhè)種(zhǒng)振蕩對(duì)于白熾燈是無所謂的,因爲白熾燈的熱慣性使得人眼根本看不出這(zhè)種(zhǒng)振蕩,但是對(duì)于LED照明的驅動電源就會産生音頻噪聲和閃爍。另外可控矽調光會破壞正弦波的波形,從而降低了其功率因素值(通常低于0.5),因此可控矽調光大大降低了LED照明的系統效率。而且可控矽調光的波形加大了諧波系數,非正弦的波形會在線路上産生嚴重的幹擾信号(EMI)污染電網,嚴重的會使電網癱瘓。

    讀到此處,你可能(néng)會問:“降低電壓或電流及可控矽調光方式都(dōu)不适合LED照明光源調光,那麼(me)什麼(me)方式才是最合适的呢?”。

    模拟調光面(miàn)臨著(zhe)一個嚴峻的挑戰,這(zhè)就是輸出電流精度。幾乎每個LED照明驅動都(dōu)要用到某種(zhǒng)串聯電阻來辨别電流,而模拟(1-10V)調光驅動中的容差、偏移和延遲導緻了一個相對(duì)固定的誤差, 這(zhè)樣(yàng)就會反過(guò)來降低輸出電流的精度,最終輸出電流無法指定、控制或保證。因此保證LED光源的調光效果,其中重要的一點是在一個閉環系統中降低輸出電流誤差,提高電流精确度。

    PWM(脈寬調制)調光方式可以很好(hǎo)的解決以上問題,因爲LED照明是一個二極管,它可以實現快速開(kāi)關,它可允許的開(kāi)關速度可以高達微秒以上,是任何發(fā)光器件所無法比拟的。因此,隻要把電源改成(chéng)脈沖恒流源,用改變脈沖寬度的方法,就可以改變其亮度,這(zhè)種(zhǒng)方法稱爲脈寬調制(PWM)調光法。這(zhè)種(zhǒng)調光方式就像一個以高達微秒以上開(kāi)關的水閘,由于該水閘開(kāi)關頻率很快,快到我們無法用肉眼識别其開(kāi)關的狀态,其結果是我們隻能(néng)夠通下遊水量的多少,才能(néng)識别其開(kāi)關頻率的快慢。另外由于該水閘改變的是輸出水流的占空比(水流有效流量),不改變水流的瞬間水壓及瞬間流量,因此該水閘的高達微秒以上開(kāi)關動作不會影響水力發(fā)電的工作,因爲瞬間水壓及瞬間流量不變,改變的是下流的水量及發(fā)電的總量。因此,以此類推PWM(脈寬調制)調光方式不改變輸入LEDPN結的瞬間電壓及瞬間電流,改變的是輸出電流的占空比,從而改變其亮度。

    因此,LEDPWM(脈寬調制)調光方式還(hái)有以下的優點:

    1、不會産生任何LED色譜偏移,因爲LED始終工作在滿幅度電流和0之間。

    2、有極高的調光精确度,因爲脈沖波形完全可以控制到很高的精度,所以很容易實現萬分之一的精度。

    3、即使在很大範圍内調光,也不會發(fā)生閃爍現象。因爲不會改變恒流源的工作條件(升壓比或降壓比),更不可能(néng)發(fā)生過(guò)熱等問題。

    4、可以和數字(DALI/DSI/DMX 512)控制技術相結合來進(jìn)行控制,因爲數字控制信号很容易變換成(chéng)爲一個PWM信号。

    雖然LED PWM(脈寬調制)調光方式有很多優點,但是需要注意以下兩(liǎng)個問題:

    1、脈沖頻率的選擇,因爲LED照明是處于快速開(kāi)關狀态,假如工作頻率很低,人眼就會感到閃爍。爲了充分利用人眼的視覺殘留現象,它的工作頻率應當高于100Hz,最好(hǎo)爲200Hz。

    2、消除調光引起(qǐ)的嘯聲,雖然200Hz以上人眼無法察覺,可是一直到20kHz卻都(dōu)是人耳聽覺的範圍。這(zhè)時候就有可能(néng)會聽到絲絲的聲音。解決這(zhè)個問題有兩(liǎng)種(zhǒng)方法,一是把開(kāi)關頻率提高到20kHz以上,跳出人耳聽覺的範圍。另一種(zhǒng)方法是找出發(fā)聲的器件而加以處理。

    目前已經(jīng)有些生産LED照明可調光電源,驅動器及數字控制系統的廠家已經(jīng)很好(hǎo)得解決了上述問題,如銳高(Tridonic)公司的LED照明可調光電源及驅動器都(dōu)采用PWM(脈寬調制)調光技術,其控制信号均采用DALI(數字可尋址的照明接口)技術,并結合數字照明控制系統,實現全數字化的LED控制産品線。另外TRIDONIC(銳高)最新的基于PL-LED技術的LED光引擎産品(圖3)。PL-LED是指TRIDONIC的LED熒光粉創新技術,該技術可以實現在同一LED光源内顔色及色溫的變化,同時可以通過(guò)軟件選定固定的色溫(例如:2700K-6200K)或顔色并進(jìn)行調光控制,目前LED應用數字調光技術的最高境界。