《電子技術(shù)應(yīng)用》
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解讀LED照明燈具調(diào)光方案和市場成長潛力

2011-06-08

         隨著LED應(yīng)用市場的持續(xù)快速發(fā)展,應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大也導(dǎo)致了對產(chǎn)品要求的不斷提高,在LED終端產(chǎn)品中關(guān)于LED亮度的調(diào)節(jié)這項功能也就顯得十分的必要。也是目前如LED燈具和顯示屏等必須注重的環(huán)節(jié)。

         如今,LED照明" title="LED照明">LED照明已確然成為一項主流技術(shù)。該項技術(shù)正日臻成熟,標(biāo)志之一就是大量LED照明標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的陸續(xù)出臺。嚴(yán)格的效率要求已存在相當(dāng)一段時間了,今后仍將不斷提高。但近段時間,LED照明設(shè)計師的工作卻更為棘手了,因為要同時滿足以下兩項要求:既要用針對白熾燈的調(diào)光器來實現(xiàn)調(diào)光控制功能,又要實現(xiàn)高功率因數(shù)性能,對于LED亮度的調(diào)節(jié),目前主要分為模擬調(diào)光和PWM調(diào)光,下面就將對LED調(diào)光" title="LED調(diào)光">LED調(diào)光的相關(guān)情況進(jìn)行介紹。

         調(diào)光是照明系統(tǒng)非常常見的功能。對于白熾燈來說,它可以以低成本輕易實現(xiàn)。LED燈的調(diào)光卻存在一定難度,但對于建筑師和住宅用戶來說,在轉(zhuǎn)換到LED照明時可不愿失去調(diào)光控制應(yīng)有的優(yōu)勢。這就涉及到LED照明類的許多相關(guān)知識。

  功率因數(shù)是非常重要的因素,因為高功率因數(shù)可降低配電網(wǎng)絡(luò)的損耗。降低電力使用對環(huán)境所造成影響的最有效方式是減少浪費,因此世界各地的監(jiān)管機(jī)構(gòu)都在進(jìn)一步嚴(yán)格他們的功率因數(shù)規(guī)范。其中一個例子就是能源之星固態(tài)照明能效規(guī)范(09/12/07),它規(guī)定住宅照明產(chǎn)品的功率因數(shù)(PF)應(yīng)大于0.7,商用照明產(chǎn)品的功率因數(shù)(PF)應(yīng)大于0.9。

         LED燈具的調(diào)光方法最主要、常見的有三種,這三種調(diào)光技能都是根據(jù)LED驅(qū)動電流輸入的變化來進(jìn)行調(diào)光的。按照不同的電路系統(tǒng)也能夠分為模仿調(diào)光和PWM調(diào)光。

         第一種:這種調(diào)光方法為通過調(diào)制LED驅(qū)動電流來完成LED燈的調(diào)光,由于LED芯片的亮度與LED驅(qū)動電流成一定的比例干系,所以我們調(diào)節(jié)LED驅(qū)動電流就可以控制LED燈的明暗。

         第二種:這種調(diào)光方法被稱為模仿調(diào)光方法或線性調(diào)光方法。該種調(diào)光方法的好處是:當(dāng)驅(qū)動電流線性增長或減小時,減小了驅(qū)動電流過沖過程中對LED芯片壽命的影響,而且調(diào)光電路的抗滋擾性較強(qiáng)。其缺陷則是驅(qū)動電流的大小變化過程肯定對LED芯片的色溫有一定的影響。

         第三種:這種調(diào)光方法稱之為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。該種方法是經(jīng)過調(diào)節(jié)使驅(qū)動電流呈方波狀,其脈沖寬度可變,經(jīng)過對脈沖寬度的調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制LED燈連續(xù)點亮的時間,也同時轉(zhuǎn)變了輸入功率,從而到達(dá)節(jié)能、調(diào)光的目標(biāo)。頻率跟平常一樣大概在200Hz~10KHz;因為人的眼睛視覺的滯后性,不會感覺得到光源在調(diào)光過程中產(chǎn)生的閃耀現(xiàn)象。此種調(diào)光方法的好處是能改善LED的散熱性能,缺陷是驅(qū)動電流的過沖對LED芯片的壽命肯定有一定的影響。

         隨著LED應(yīng)用市場的持續(xù)快速發(fā)展,應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大也導(dǎo)致了對產(chǎn)品要求的不斷提高,在LED終端產(chǎn)品中關(guān)于LED亮度的調(diào)節(jié)這項功能也就顯得十分的必要。也是目前如LED燈具和顯示屏等必須注重的環(huán)節(jié)。

         如今,LED照明已確然成為一項主流技術(shù)。該項技術(shù)正日臻成熟,標(biāo)志之一就是大量LED照明標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的陸續(xù)出臺。嚴(yán)格的效率要求已存在相當(dāng)一段時間了,今后仍將不斷提高。但近段時間,LED照明設(shè)計師的工作卻更為棘手了,因為要同時滿足以下兩項要求:既要用針對白熾燈的調(diào)光器來實現(xiàn)調(diào)光控制功能,又要實現(xiàn)高功率因數(shù)性能,對于LED亮度的調(diào)節(jié),目前主要分為模擬調(diào)光和PWM調(diào)光,下面就將對LED調(diào)光的相關(guān)情況進(jìn)行介紹。

         調(diào)光是照明系統(tǒng)非常常見的功能。對于白熾燈來說,它可以以低成本輕易實現(xiàn)。LED燈的調(diào)光卻存在一定難度,但對于建筑師和住宅用戶來說,在轉(zhuǎn)換到LED照明時可不愿失去調(diào)光控制應(yīng)有的優(yōu)勢。這就涉及到LED照明類的許多相關(guān)知識。

  功率因數(shù)是非常重要的因素,因為高功率因數(shù)可降低配電網(wǎng)絡(luò)的損耗。降低電力使用對環(huán)境所造成影響的最有效方式是減少浪費,因此世界各地的監(jiān)管機(jī)構(gòu)都在進(jìn)一步嚴(yán)格他們的功率因數(shù)規(guī)范。其中一個例子就是能源之星固態(tài)照明能效規(guī)范(09/12/07),它規(guī)定住宅照明產(chǎn)品的功率因數(shù)(PF)應(yīng)大于0.7,商用照明產(chǎn)品的功率因數(shù)(PF)應(yīng)大于0.9。

         LED燈具的調(diào)光方法最主要、常見的有三種,這三種調(diào)光技能都是根據(jù)LED驅(qū)動電流輸入的變化來進(jìn)行調(diào)光的。按照不同的電路系統(tǒng)也能夠分為模仿調(diào)光和PWM調(diào)光。

         第一種:這種調(diào)光方法為通過調(diào)制LED驅(qū)動電流來完成LED燈的調(diào)光,由于LED芯片的亮度與LED驅(qū)動電流成一定的比例干系,所以我們調(diào)節(jié)LED驅(qū)動電流就可以控制LED燈的明暗。

         第二種:這種調(diào)光方法被稱為模仿調(diào)光方法或線性調(diào)光方法。該種調(diào)光方法的好處是:當(dāng)驅(qū)動電流線性增長或減小時,減小了驅(qū)動電流過沖過程中對LED芯片壽命的影響,而且調(diào)光電路的抗滋擾性較強(qiáng)。其缺陷則是驅(qū)動電流的大小變化過程肯定對LED芯片的色溫有一定的影響。

         第三種:這種調(diào)光方法稱之為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。該種方法是經(jīng)過調(diào)節(jié)使驅(qū)動電流呈方波狀,其脈沖寬度可變,經(jīng)過對脈沖寬度的調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制LED燈連續(xù)點亮的時間,也同時轉(zhuǎn)變了輸入功率,從而到達(dá)節(jié)能、調(diào)光的目標(biāo)。頻率跟平常一樣大概在200Hz~10KHz;因為人的眼睛視覺的滯后性,不會感覺得到光源在調(diào)光過程中產(chǎn)生的閃耀現(xiàn)象。此種調(diào)光方法的好處是能改善LED的散熱性能,缺陷是驅(qū)動電流的過沖對LED芯片的壽命肯定有一定的影響。

        總的來說,模擬調(diào)光通??梢院芎唵蔚膩韺崿F(xiàn)。但是由于LED光的特性要隨著平均驅(qū)動電流而偏移。對于單色LED來說,其主波長會改變。對白光LED來說,其相關(guān)顏色溫度(CCT)會改變。用PWM調(diào)光則保證了LED發(fā)出設(shè)計者需要的顏色。PWM調(diào)光也可以提高輸出電流精度。用線性調(diào)節(jié)的模擬調(diào)光會降低輸出電流的精度。通常來說,相對于模擬調(diào)光,PWM調(diào)光可以精度大于線性控制光輸出。

        從節(jié)能來說,沒有可比性。因為PWM是保證CCT和顏色情況下測定電流(光強(qiáng)),模擬調(diào)光則是不存在這個前提。如果要犧牲這個前提來考慮節(jié)能的話,需要實測數(shù)據(jù)。但估計在實現(xiàn)同等照度的情況下,PWM會有優(yōu)勢。

         從調(diào)光響應(yīng)時間來說,PWM調(diào)光由于其響應(yīng)速度快,并且能夠更加精確地調(diào)光。在實際使用中應(yīng)用得最為廣泛。

         如果LED照明控制器以線路調(diào)光或次級側(cè)調(diào)光的方式進(jìn)行工作。最簡單的線路調(diào)光方式是前沿可控硅控制器" title="可控硅控制器">可控硅控制器。這是目前最常用的照明控制方式,但不幸的事,使用可控硅控制器對LED燈進(jìn)行調(diào)光時會產(chǎn)生大量問題。更先進(jìn)的線路調(diào)光器是電子前沿或后沿調(diào)光器。次級側(cè)電子控制調(diào)光器則用于專業(yè)照明系統(tǒng)。

  可控硅控制器在白熾燈中的表現(xiàn)無可挑剔,但在LED燈中會產(chǎn)生各種負(fù)面效應(yīng),其中包括閃爍、發(fā)光不均勻、音頻噪聲以及閃動。要想弄清原因,首先必須了解可控硅調(diào)光器的工作原理。

  從上面介紹的應(yīng)用情況可以看出,如果所采用的控制器既能執(zhí)行功率因數(shù)校正,又能執(zhí)行恒流驅(qū)動和相位角檢測,那么設(shè)計出的隔離式及非隔離式LED驅(qū)動器就能與所有類型的調(diào)光控制器實現(xiàn)穩(wěn)定工作。此外,還能使電路滿足所有國際標(biāo)準(zhǔn)的效率、功率因數(shù)、諧波和EMI要求。過去,白熾燈泡必須針對特定的電源電壓進(jìn)行制造。現(xiàn)在,卻不必再受此限制,制造出的可調(diào)光LED燈可以不經(jīng)任何改裝而通用于世界各地。

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