LED調光器存在問題

用于替換標準白熾燈的LED燈通常包含一個LED陣列，確保提供均勻的光照。這些LED以串聯(lián)方式連接在一起。每個LED的亮度由其電流決定，LED的正向電壓降約為3.4 V，通常介于2.8 V到4.2 V之間。LED燈串應當由恒流電源提供驅動，必須對電流進行嚴格控制，以確保相鄰LED燈之間具有高匹配度。

LED燈要想實現(xiàn)可調光，其電源必須能夠分析可控硅控制器的可變相位角輸出，以便對流向LED的恒流進行單向調整。在維持調光器正常工作的同時做到這一點非常困難，往往會導致性能不佳。問題可以表現(xiàn)為啟動速度慢，閃爍、光照不均勻，或在調整光亮度時出現(xiàn)閃爍。此外，還存在元件間不一致以及LED燈發(fā)出不需要的音頻噪聲等問題。這些負面情況通常是由誤觸發(fā)或過早關斷可控硅以及LED電流控制不當?shù)纫蛩毓餐斐傻摹Ｕ`觸發(fā)的根本原因是在可控硅導通時出現(xiàn)了電流振蕩。

可控硅導通時，AC市電電壓幾乎同時施加到LED燈電源的LC輸入濾波器。施加到電感的電壓階躍會導致振蕩。如果調光器電流在振蕩期間低于可控硅電流，可控硅將停止導電。可控硅觸發(fā)電路充電，然后重新導通調光器。這種不規(guī)則的多次可控硅重啟動，可使LED燈產生不需要的音頻噪聲和閃爍。設計更為簡單的 EMI濾波器有助于降低此類不必要的振蕩。要想實現(xiàn)成功調光，輸入EMI濾波器電感和電容還必須盡可能地小。

振蕩的最差條件表現(xiàn)為90 度相位角(這時，輸入電壓達到正弦波峰值，突然施加到LED燈的輸入端)，并且為高輸入電壓(這時，調光器的正向電流達到最低水平)。當需要深度調光(比如相位角接近180度)且為低輸入電壓時，則會發(fā)生過早關斷。要可靠地調低光度，可控硅必須單調導通，并停留在AC電壓幾乎降至零伏的點上。對于可控硅來說，維持導通所需的維持電流通常介于8 mA到40 mA之間。白熾燈比較容易維持這種電流大小，但對于功耗僅為等效白熾燈10%的LED燈來說，該電流可降低到可控硅維持電流以下，導致可控硅過早關斷。這樣就會造成閃爍和/或限制可調光范圍。

在設計LED照明電源時還有許多其他問題構成挑戰(zhàn)。能源之星固態(tài)照明規(guī)范要求商業(yè)和工業(yè)應用的最小功率因數(shù)必須達到0.9，照明產品必須滿足效率、輸出電流容差和EMI的嚴格要求，并且電源還必須在LED負載發(fā)生短路或開路的情況下作出安全響應。

分段式開關調光

利用墻上的普通電燈開關就能實現(xiàn)4段調光，第一次開為全亮，第二次開為60%亮度，第三次開為40%亮度，第四次開為20%亮度。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是可以利用普通的墻上開關實現(xiàn)調光。而且其功率因素高達0.92以上。沒有產生干擾信號之慮。缺點是無法連續(xù)調光。還有操作麻煩一些。

遙控式調光

采用紅外遙控器對LED實現(xiàn)調光。這當然是最理想的解決方案?？梢詫崿F(xiàn)開關燈，和用PWM連續(xù)調光。缺點是成本高，沒有統(tǒng)一規(guī)格，只能用于高檔住宅。

其實我們應當回過來想一想我們要調光的主要目的應當是什么。前面所有提到的調光目的都是為了滿足居家的人們在不同場合下需要不同的光強。例如看電視的時候可能要暗一些，看書的時候可能要亮一些。這些大多是在住宅里。很少有辦公室、商場、工廠、學校安裝調光燈的。而且這些地方絕大多數(shù)安裝的是熒光燈、節(jié)能燈，也不可能進行調光或者很難實現(xiàn)連續(xù)調光。

劃時代的為節(jié)能而調光

自從人類意識到一定要千方百計節(jié)能減排，才能解決大氣變暖的迫切問題后，如何減少照明用電就作為一個重要的問題提到日程上來。因為照明用電占總能耗的20%.幸好出現(xiàn)了高效節(jié)能的LED，LED本身比白熾燈節(jié)能5倍以上，比熒光燈、節(jié)能燈也要節(jié)能一倍左右，還不像熒光燈、節(jié)能燈那樣含汞。如果還能夠利用調光來節(jié)能，那么也是非常重要的節(jié)能手段。但過去所有光源都很不容易實現(xiàn)調光，而容易調光正是LED的一個很大的優(yōu)點。因為在很多場合其實不需要開燈或者至少不需要那么亮，可是燈卻開得很亮，例如半夜到黎明時段的路燈;地鐵車廂從地下開到郊區(qū)地面時車廂里的照明燈;更常見的是在陽光明媚時靠近窗口的辦公室、學校、工廠等的熒光燈都還開在那里。這些地方每天不知道要浪費多少電能。過去因為高壓鈉燈、熒光燈、吸頂燈、節(jié)能燈根本無法調光，也只能算了。改用LED以后，可以自如調光了，這些電能完全可以節(jié)省下來。所以對于燈具調光來說，家庭壁上調光不是主要的應用場合，市場也很小。反而是路燈、辦公室、商場、學校、工廠的按需調光才是更重要的場合，不但市場巨大，而且節(jié)能可觀。這些場合需要的不是手動調光而是自動調光、智能調光。

路燈的調光

一般來說，路燈到半夜以后就沒有什么用處了，所以通常的做法是12點以后關燈或者開一半亮度。但是最合理的做法是根據(jù)交通流量來控制路燈的亮度，甚至是完全自適應地控制亮度。

而為了實現(xiàn)這種智能調光，實際上也是十分簡單的。只要把這個地區(qū)的交通流量統(tǒng)計值的曲線輸入到一個單片機，根據(jù)這個曲線給出PWM的調光信號到恒流驅動源就可以實現(xiàn)。

光敏自動調光LED燈

為了減小在強日光下不必要的照明，可以采用光敏自動調光LED日光燈(或任何其他LED燈具)。

光敏元件的作用是感受周圍的日光，如果日光越強那么就輸出一個PWM信號到所有靠近日光的LED燈具(例如LED日光燈)，把它們的亮度調暗。一個調光信號發(fā)生器可以調節(jié)很多LED燈具，只要這些燈具的恒流驅動源帶有PWM調光控制接口。這種調光系統(tǒng)本身的效率高達92%以上。而且不存在任何和墻上可控硅調光線路的兼容性問題。這種全自動的自適應節(jié)能調光是任何熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈等氣體放電管根本無法實現(xiàn)的，而卻是LED燈具最擅長的。

LED調光器的原理有三種

1. 波寬控制調光（Pulse Width Modulation，簡稱PWM） 將電源方波數(shù)位化，并控制方波的占空比，從而達到控制電流的目的。

2. 恒流電源調控 用模擬線性技術可以輕易調整電流的大小。

3. 分組調控 將多顆LED分組，用簡單的分組器調控。

上述1.2.兩種方法是可以用可調電阻旋鈕做無段控制。由于PWM模塊技術化的成熟，成本降低。很難從價格方面判定是使用何種方式的控流。然而可調電阻本身并不是一個很可靠的元器件。往往因為灰塵的進入或者制造流程的不嚴緊，在操作可調電阻時會有瞬間跳空的故障，那么光源就會閃動。這種閃動在用PWM方式情況比較不明顯，在用線性技術調控電流的情況較明顯。

不論何種方式調控電流，都是可以改成觸動式按鍵開關（Tact Switch）或獨立分組開關（例如分組器、遙控器）來控制燈光。這樣的質量比較可靠，使用壽命要長很多。實在有必要用可調電阻做細膩的燈光調控，建議用高質量的可調電阻（通常要幾元到10幾元）。

無論LED是經(jīng)由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩(wěn)壓器驅動，連接每一個驅動電路最常見的線程就是須要控制光的輸出。現(xiàn)今僅有很少數(shù)的應用只需要開和關的簡單功能，絕大多數(shù)都需要從0～100%去微調光度。針對光度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調節(jié)LED的電流(模擬調光)或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅動電流從0到目標電流值之間來回切換(數(shù)字調光)。利用脈沖寬度調變(PWM)來設定循環(huán)和工作周期可能是實現(xiàn)數(shù)字調光的最簡單的方法，原因是相同的技術可以用來控制大部分的開關轉換器。

現(xiàn)今的LED產業(yè)中，我最看好的暫時是LED調光技術還有LED驅動電源。LED驅動電源主要面向方面在LED路燈電源。而這次我們主要來說說LED調光技術。LED調光技術主要有以下幾種：

1：可控硅調光 這種發(fā)展于白熾燈的調光技術，因白熾燈為純阻性負載，利用可控硅的斬波技術，能順利實現(xiàn)調光，但是對LED并不實用，從兼容可控硅的調光電源，通常效率都很低，80%都很難達到，這有違LED節(jié)能的初衷，其次，很難做到高功率因素，再次，只能工作在單一的輸入電壓下，這種調光技術必將因白熾燈的消亡而消亡，但因市場普及率高，還將存在一段時間。

2：線性調光 利用恒流芯片的專用調光腳，調整LED的電流，達到調光的目的，此種技術效果不錯，但是接線復雜，不利于日光燈路燈等照明，臺燈很多采用此方法。

3：PWM調光 該方法與線性調光類似，與線性調光一起占據(jù)了調光臺燈的大部分江山。這個PWM調光用戶和客戶也很受樂。

4：遙控調光 分紅外遙控與無線遙控兩種，實現(xiàn)起來比較復雜，但可以達到改變色溫，顏色等其它調光方式無法達到的效果，主要用于面板燈調光，也有部份球泡燈采用些種調光方式。

5：分段調光 此種調光方式利用在規(guī)定時間內開關墻壁上的開關來達到調光的目的，該方法的優(yōu)點是無需額外的調光元件，按現(xiàn)有的安裝方式，每盞燈均可實現(xiàn)調光，另個，由于該調光完全由電源開關芯片內部控制，全電壓范圍內，不管工作在何種亮度下，均可實現(xiàn)高效率與高功率因素，缺點是只能按預先設定的亮度循環(huán)調節(jié)，不能實現(xiàn)無級調光，還有就是，此類IC種類很少，并且電流調整率方面不盡如人意，不過我想隨著技術的成熟，IC廠家一定會更家完善的，個人覺得，此種調光技術，將成為以后調光技術的主流。

LED調光器的原理有三種：

1. 波寬控制調光（Pulse Width Modulation，簡稱PWM） 將電源方波數(shù)位化，并控制方波的占空比，從而達到控制電流的目的。

2. 恒流電源調控 用模擬線性技術可以輕易調整電流的大小。

3. 分組調控 將多顆LED分組，用簡單的分組器調控。