LED調光(guāng)技術，你知道多(duō)少？
來(lái)源：   作者：   時(shí)間：2018-06-01    浏覽次數：

那種LED調光(guāng)技術方法最好?曰：模拟和(hé)數字調光(guāng)從節能的(de)角度說沒有可(kě)比性，從使用(yòng)的(de)效果上各有各的(de)長(cháng)處，使用(yòng)者要根據使用(yòng)場(chǎng)合和(hé)成本上考慮。數字調光(guāng)是LED驅動技術發展的(de)一大(dà)方向，在技術實現上,模拟調光(guāng)在替換方案中優勢明(míng)顯，而數字調光(guāng)更符合人(rén)們對(duì)LED調光(guāng)精度、效率以及效果的(de)要求。

經過上面的(de)三問三曰， 爲各位展開我們今天的(de)話(huà)題：遇到LED調光(guāng)，你知道多(duō)少?

1：線性調光(guāng)，即通(tōng)過調節LED正向電流的(de)大(dà)小調光(guāng)，此方法是比較原始的(de)一種。

改變通(tōng)過LED的(de)電流大(dà)小，來(lái)改變LED的(de)亮度， LED輸出輸出相對(duì)光(guāng)強和(hé)正向電流的(de)關系幾乎是正向線性的(de)。如圖1。在照(zhào)明(míng)電路中由一個(gè)可(kě)變電阻進行調光(guāng)。應用(yòng)非常簡單，也(yě)不會産生幹擾，但其分(fēn)壓原理(lǐ)是讓電能不完全用(yòng)在燈具(電器)上，沒有效率可(kě)言。調暗燈光(guāng)時(shí)，調光(guāng)電阻因分(fēn)壓過多(duō)而産生大(dà)量的(de)熱(rè)能，造成能源的(de)浪費和(hé)環境的(de)劣化(huà)

圖1 電阻式調光(guāng)

對(duì)于3W的(de)大(dà)功率LED燈柱來(lái)說，以350mA時(shí)的(de)光(guāng)輸出作爲100%，那麽200mA時(shí)的(de)光(guāng)輸出就大(dà)約是60%，100mA時(shí)大(dà)約是25%。所以調電流可(kě)以很容易實現亮度的(de)調節。

這(zhè)種原始的(de)調光(guāng)，其缺點也(yě)是比較大(dà)的(de)，主要是1：用(yòng)調正向電流的(de)來(lái)調亮度，在調亮度的(de)同時(shí)也(yě)改變光(guāng)譜和(hé)色溫。因爲目前白光(guāng)LED都是用(yòng)蘭光(guāng)LED激發黃(huáng)色熒光(guāng)粉而産生，當正向電流減小時(shí)，藍光(guāng)LED亮度增加而黃(huáng)色熒光(guāng)粉的(de)厚度并沒有按比例減薄，就會引起彩色的(de)偏移，而人(rén)眼對(duì)彩色的(de)偏差是十分(fēn)敏感的(de)。缺點2， LED通(tōng)常是用(yòng)DC-DC的(de)恒流驅動電源來(lái)驅動的(de)，而恒流驅動源通(tōng)常分(fēn)爲升壓型或降壓型兩種，正向電流的(de)減小也(yě)會引起正向電壓的(de)減小。所以在把電流調低的(de)時(shí)候，LED的(de)正向電壓也(yě)就跟著(zhe)降低。這(zhè)就會改變電源電壓和(hé)負載電壓之間的(de)關系。調電流會産生使恒流源無法工作的(de)嚴重問題。

2.模拟調光(guāng)：即可(kě)控矽調光(guāng)，比較傳統的(de)模拟調光(guāng)方法。

常見的(de)模拟調光(guāng)有雙向可(kě)控矽調光(guāng)、後沿調光(guāng)、ON/OFF調光(guāng)、遙控調光(guāng)等。可(kě)控矽調光(guāng)器在傳統的(de)白熾燈等調光(guāng)照(zhào)明(míng)應用(yòng)已久，且不用(yòng)改變接線，裝置成本較低，各品牌可(kě)控矽調光(guāng)器的(de)性能和(hé)規格相差不大(dà)，但是其直接應用(yòng)在LED驅動場(chǎng)合還(hái)存在著(zhe)一系列問題。

可(kě)控矽調光(guāng)的(de)基本原理(lǐ)如圖2：

圖2 改變電阻值可(kě)得(de)到不同的(de)導通(tōng)角

這(zhè)種調光(guāng)方法比較可(kě)靠，是基于普通(tōng)的(de)白熾燈和(hé)鹵素燈的(de)可(kě)控矽調光(guāng)原理(lǐ)。因爲白熾燈和(hé)鹵素燈是一個(gè)純電阻器件，它不要求輸入電壓一定是正弦波，電流波形永遠(yuǎn)和(hé)電壓波形一樣，不管電壓波形如何偏離正弦波，隻要改變輸入電壓的(de)有效值，就可(kě)以調光(guāng)。

LED可(kě)控矽其調光(guāng)電路原理(lǐ)如下(xià)圖3：當交流電壓加雙向可(kě)控矽TRIAC兩端時(shí)，由于Rt、Ct組成的(de)RC充電電路有一個(gè)充電時(shí)間，電容上的(de)電壓是從0V開始充電的(de)，且TRIAC的(de)驅動極串聯有一個(gè)DIAC(雙向觸發二極管，一般是30V左右)，因此TRIAC可(kě)靠截止。當Ct上的(de)電壓上升到30V時(shí)，DIAC觸發導通(tōng)，TRIAC可(kě)靠導通(tōng)，此時(shí)TRIAC兩端的(de)電壓瞬間變爲零，Ct通(tōng)過Rt迅速放電，當Ct電壓跌落到30V以下(xià)時(shí)，DIAC截止，如果TRIAC通(tōng)過的(de)電流大(dà)于其維持電流則繼續導通(tōng)，如果低于其維持電流将會截止。電感L和(hé)電容C的(de)作用(yòng)是減小電流和(hé)電壓的(de)變化(huà)率，以抑制電磁幹擾EMI問題。

圖3 常見的(de)可(kě)控矽調光(guāng)器

可(kě)控矽LED調光(guāng)的(de)缺點是：①進行可(kě)控矽調光(guāng)時(shí)輸入端的(de)LC濾波器會使可(kě)控矽産生振蕩，這(zhè)種振蕩對(duì)于白熾燈是無所謂的(de)，因爲白熾燈的(de)熱(rè)慣性使得(de)人(rén)眼根本看不出這(zhè)種振蕩，但是對(duì)于LED的(de)驅動電源就會産生音(yīn)頻(pín)噪聲和(hé)閃爍。②可(kě)控矽調光(guāng)會破壞正弦波的(de)波形，從而降低了(le)其功率因素值(通(tōng)常低于0.5)，因此可(kě)控矽調光(guāng)大(dà)大(dà)降低了(le)LED的(de)系統效率。而且可(kě)控矽調光(guāng)的(de)波形加大(dà)了(le)諧波系數，非正弦的(de)波形會在線路上産生嚴重的(de)幹擾信号(EMI)污染電網，嚴重的(de)會使電網癱瘓。③不能實現比較寬範圍的(de)調光(guāng)控制，當可(kě)控矽導通(tōng)角較小時(shí)，由于此時(shí)輸入電壓和(hé)電流均較小，導緻維持電流不夠或者芯片供電Vcc不夠，電路停止工作，使LED産生閃爍。

3.數字調光(guāng)：即PWM( 脈寬調制)調光(guāng)，這(zhè)可(kě)是比較時(shí)髦調光(guāng)方式。

玩電子的(de)人(rén)都知道， LED就是一個(gè)二極管，它可(kě)以實現快(kuài)速開關，允許的(de)開關速度可(kě)以高(gāo)達微秒以上，是任何發光(guāng)器件所無法比拟的(de)。把電源改成脈沖恒流源，用(yòng)改變脈沖寬度的(de)方法，就可(kě)以改變其亮度，這(zhè)種方法稱爲PWM(脈寬調制)調光(guāng)法。

爲LED提供脈波電流的(de)方法也(yě)稱作PWM，LED本身對(duì)應流經它們的(de)電流導通(tōng)及關閉而快(kuài)速地導通(tōng)和(hé)關閉。開關時(shí)間在100奈秒(ns)等級，相當于最大(dà)頻(pín)率10MHz。應用(yòng)通(tōng)常以100Hz～100kHz的(de)頻(pín)率工作。頻(pín)率低于100Hz時(shí)，人(rén)眼會觀察到LED光(guāng)閃爍。頻(pín)率在500Hz～20kHz之間時(shí)，電路就有噪聲。調光(guāng)是通(tōng)過在單個(gè)開關周期的(de)某部分(fēn)時(shí)間内将LED導通(tōng);在開關周期的(de)其餘部分(fēn)時(shí)間内，将LED關閉來(lái)實現。這(zhè)種導通(tōng)關閉周期稱作工作周期(D)，其表達方式爲LED導通(tōng)時(shí)間(TON)除以整個(gè)開關/導通(tōng)周期時(shí)間(TS)。

圖4 LED的(de)開關周期示意圖及工作周期

脈寬調制方式是用(yòng)較高(gāo)的(de)頻(pín)率開關LED，開關頻(pín)率超出人(rén)一般能夠察覺的(de)範圍，給人(rén)一種LED總亮的(de)假象，現在普遍采用(yòng)脈寬調制方式調節LED的(de)亮度，在某些應用(yòng)中，調光(guāng)比可(kě)達5 000：1，常用(yòng)的(de)LED驅動方式有降壓型(Buck)、升壓型(Boost)、升降壓型(Buck～Boost)等3種。

至于PWM的(de)信号的(de)産生，有模拟器件可(kě)以産生，比如NE555就可(kě)以産生PWM波形，也(yě)可(kě)以是MCU控制産生，現在各個(gè)芯片廠商，都在轟轟烈烈的(de)做(zuò)很多(duō)LED驅動芯片，其中很多(duō)芯片都集成PWM和(hé)模拟調光(guāng)兩種方式。下(xià)面圖5是一個(gè)集成PWM的(de)調光(guāng)驅動IC的(de)設計電路框圖。

利用(yòng)PWM進行調光(guāng)，其對(duì)LED燈珠的(de)驅動電流呈方波狀，其脈沖寬度可(kě)變，經過對(duì)脈沖寬度的(de)調制轉變爲調制LED燈連續點亮的(de)時(shí)間，也(yě)同時(shí)轉變了(le)輸入功率，從而到達節能、調光(guāng)的(de)目标。頻(pín)率跟平常一樣大(dà)概在200Hz~10KHz;因爲人(rén)的(de)眼睛視覺的(de)滞後性，不會感覺得(de)到光(guāng)源在調光(guāng)過程中産生的(de)閃耀現象。此種調光(guāng)方法的(de)好處是能改善LED的(de)散熱(rè)性能，

PWM對(duì)LED調光(guāng)的(de)缺陷是驅動電流的(de)過沖對(duì)LED芯片的(de)壽命肯定有一定的(de)影(yǐng)響)

總的(de)來(lái)說，線性通(tōng)常可(kě)以很簡單的(de)來(lái)實現。但是由于LED光(guāng)的(de)特性要随著(zhe)平均驅動電流而偏移。對(duì)于單色LED來(lái)說，其主波長(cháng)會改變。對(duì)白光(guāng)LED來(lái)說，其相關顔色溫度(CCT)會改變。用(yòng)PWM調光(guāng)則保證了(le)LED發出設計者需要的(de)顔色。PWM調光(guāng)也(yě)可(kě)以提高(gāo)輸出電流精度。模拟調光(guāng)會降低輸出電流的(de)精度。通(tōng)常來(lái)說，相對(duì)于模拟調光(guāng)，PWM調光(guāng)可(kě)以精度大(dà)于線性控制光(guāng)輸出。

從節能來(lái)說，線性調光(guāng)肯定是不效率底下(xià)，而模拟調光(guāng)和(hé)PWM調開篇已經提到光(guāng)沒有可(kě)比性。因爲PWM是保證CCT和(hé)顔色情況下(xià)測定電流(光(guāng)強)，模拟調光(guāng)則是不存在這(zhè)個(gè)前提。如果要犧牲這(zhè)個(gè)前提來(lái)考慮節能的(de)話(huà)，需要實測數據。但估計在實現同等照(zhào)度的(de)情況下(xià)，PWM會有優勢。

從調光(guāng)響應時(shí)間來(lái)說，PWM調光(guāng)由于其響應速度快(kuài)，并且能夠更加精确地調光(guāng)。在實際使用(yòng)中應用(yòng)得(de)最爲廣泛

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