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解讀LED照明燈具調光方案和市場成長潛力

2011-06-08

         隨著LED應用市場的持續快速發展,應用范圍的持續擴大也導致了對產品要求的不斷提高,在LED終端產品中關于LED亮度的調節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節。

         如今,LED照明" title="LED照明">LED照明已確然成為一項主流技術。該項技術正日臻成熟,標志之一就是大量LED照明標準和規范的陸續出臺。嚴格的效率要求已存在相當一段時間了,今后仍將不斷提高。但近段時間,LED照明設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光器來實現調光控制功能,又要實現高功率因數性能,對于LED亮度的調節,目前主要分為模擬調光和PWM調光,下面就將對LED調光" title="LED調光">LED調光的相關情況進行介紹。

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

  功率因數是非常重要的因素,因為高功率因數可降低配電網絡的損耗。降低電力使用對環境所造成影響的最有效方式是減少浪費,因此世界各地的監管機構都在進一步嚴格他們的功率因數規范。其中一個例子就是能源之星固態照明能效規范(09/12/07),它規定住宅照明產品的功率因數(PF)應大于0.7,商用照明產品的功率因數(PF)應大于0.9。

         LED燈具的調光方法最主要、常見的有三種,這三種調光技能都是根據LED驅動電流輸入的變化來進行調光的。按照不同的電路系統也能夠分為模仿調光和PWM調光。

         第一種:這種調光方法為通過調制LED驅動電流來完成LED燈的調光,由于LED芯片的亮度與LED驅動電流成一定的比例干系,所以我們調節LED驅動電流就可以控制LED燈的明暗。

         第二種:這種調光方法被稱為模仿調光方法或線性調光方法。該種調光方法的好處是:當驅動電流線性增長或減小時,減小了驅動電流過沖過程中對LED芯片壽命的影響,而且調光電路的抗滋擾性較強。其缺陷則是驅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:這種調光方法稱之為脈沖寬度調制(PWM)。該種方法是經過調節使驅動電流呈方波狀,其脈沖寬度可變,經過對脈沖寬度的調制轉變為調制LED燈連續點亮的時間,也同時轉變了輸入功率,從而到達節能、調光的目標。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光過程中產生的閃耀現象。此種調光方法的好處是能改善LED的散熱性能,缺陷是驅動電流的過沖對LED芯片的壽命肯定有一定的影響。

         隨著LED應用市場的持續快速發展,應用范圍的持續擴大也導致了對產品要求的不斷提高,在LED終端產品中關于LED亮度的調節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節。

         如今,LED照明已確然成為一項主流技術。該項技術正日臻成熟,標志之一就是大量LED照明標準和規范的陸續出臺。嚴格的效率要求已存在相當一段時間了,今后仍將不斷提高。但近段時間,LED照明設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光器來實現調光控制功能,又要實現高功率因數性能,對于LED亮度的調節,目前主要分為模擬調光和PWM調光,下面就將對LED調光的相關情況進行介紹。

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

  功率因數是非常重要的因素,因為高功率因數可降低配電網絡的損耗。降低電力使用對環境所造成影響的最有效方式是減少浪費,因此世界各地的監管機構都在進一步嚴格他們的功率因數規范。其中一個例子就是能源之星固態照明能效規范(09/12/07),它規定住宅照明產品的功率因數(PF)應大于0.7,商用照明產品的功率因數(PF)應大于0.9。

         LED燈具的調光方法最主要、常見的有三種,這三種調光技能都是根據LED驅動電流輸入的變化來進行調光的。按照不同的電路系統也能夠分為模仿調光和PWM調光。

         第一種:這種調光方法為通過調制LED驅動電流來完成LED燈的調光,由于LED芯片的亮度與LED驅動電流成一定的比例干系,所以我們調節LED驅動電流就可以控制LED燈的明暗。

         第二種:這種調光方法被稱為模仿調光方法或線性調光方法。該種調光方法的好處是:當驅動電流線性增長或減小時,減小了驅動電流過沖過程中對LED芯片壽命的影響,而且調光電路的抗滋擾性較強。其缺陷則是驅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:這種調光方法稱之為脈沖寬度調制(PWM)。該種方法是經過調節使驅動電流呈方波狀,其脈沖寬度可變,經過對脈沖寬度的調制轉變為調制LED燈連續點亮的時間,也同時轉變了輸入功率,從而到達節能、調光的目標。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光過程中產生的閃耀現象。此種調光方法的好處是能改善LED的散熱性能,缺陷是驅動電流的過沖對LED芯片的壽命肯定有一定的影響。

        總的來說,模擬調光通常可以很簡單的來實現。但是由于LED光的特性要隨著平均驅動電流而偏移。對于單色LED來說,其主波長會改變。對白光LED來說,其相關顏色溫度(CCT)會改變。用PWM調光則保證了LED發出設計者需要的顏色。PWM調光也可以提高輸出電流精度。用線性調節的模擬調光會降低輸出電流的精度。通常來說,相對于模擬調光,PWM調光可以精度大于線性控制光輸出。

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

         從調光響應時間來說,PWM調光由于其響應速度快,并且能夠更加精確地調光。在實際使用中應用得最為廣泛。

         如果LED照明控制器以線路調光或次級側調光的方式進行工作。最簡單的線路調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燈進行調光時會產生大量問題。更先進的線路調光器是電子前沿或后沿調光器。次級側電子控制調光器則用于專業照明系統。

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

  從上面介紹的應用情況可以看出,如果所采用的控制器既能執行功率因數校正,又能執行恒流驅動和相位角檢測,那么設計出的隔離式及非隔離式LED驅動器就能與所有類型的調光控制器實現穩定工作。此外,還能使電路滿足所有國際標準的效率、功率因數、諧波和EMI要求。過去,白熾燈泡必須針對特定的電源電壓進行制造。現在,卻不必再受此限制,制造出的可調光LED燈可以不經任何改裝而通用于世界各地。

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