LED现已成为以后高效、绿色光源的首选,为满足经常使用环境的要求,其调光配置也相当关键。相比荧光灯、节能灯、低压钠灯等光源而言,LED光源的调光配置更容易成功,其关键模式有以下三种。
一、正向电流调理模式
海尔冰箱经常使用说明书图解BCD-238S
要扭转LED的亮度,首先想到的是扭转流过它的正向电流,由于LED的亮度是与它的正向电流接近正比例相关。Cree公司消费的XLampXP-G系列LED的输入相对光强和正向电流的相关如图1所示。
由图1可知,若以正向电流为350mA时的光强作为100%,那么电流为200mA时的光强就约是60%,电流为100mA时的光强就约是25%。由此可见,扭转LED的正向电流就可成功亮度的调理。
1.调理正向电流的方法
调理LED的电流最便捷的方法就是扭转和LED串联的电流检测电阻。绝大少数DC-DC恒流芯片都设有一个检测电流的端口,罕用“CS"示意,如图2所示。该端口将检测到的电压和芯片外部的参考电压比拟,从而管理输入电流,使之恒定。
理论,电流检测电阻的阻值很小,普通为零点几欧姆。假设要在光源开关中装一个零点几欧姆的电位器来调理电流是不大或许的,由于引线电阻已有零点几欧姆。因此,局部芯片设有一个管理电压接口,扭转输人的管理电压从而扭转其输入恒流值,例如凌特公司的LT3478芯片,如图3所示,只需扭转R1和R2的比值,就可以扭转其输入的恒流值。
2.调理正向电流的缺陷
(1)会出现LED色谱偏移现象在经过调理正向电流扭转LED亮度时,也会扭转LED的光谱和色温。由于目前所用的白光LED大多驳回蓝光LED激起黄色荧光粉发光模式,当正向电流减小时,蓝光LED亮度参与而黄色荧光粉的厚度并没有按比例减薄,从而使其收回的光的光谱的主波长增长。主波长和正向电流的相关如图4所示。
当正向电流为350mA时,主波长为545.8nm;当正向电流减小为200mA时,主波长为548.6nm;当正向电流减小为100mA时,主波长为550.2nm。
另外,正向电流的扭转也会惹起色温的变动。白光LED的色平和正向电流的相关如图5所示。当正向电流为350mA时,色温为5734K,而正向电流参与到350mA时,色温就偏移到5636K;电流再提高减小时,色温会向寒色变动。当然,上述疑问在普通的实践照明中或许不算是一个大疑问,然而在驳回RGB的LED系统中或液晶彩电的LED背光源中,黑白的偏移就算是一个大疑问,由于人眼对黑白的偏向十分敏感。
(2)或许造成LED恒流驱动电路无法反常上班
LED光源理论驳回DC-DC恒流驱动。恒流驱动电路理论分为升压型、降压型和升降压型三大类。由于升降压型效率低、价钱贵,实践中很少驳回。终究驳回升压型还是降压型由电源电压和LED负载电压之间的相关选择。假设电源电压低于负载电压就驳回升压型;若电源电压高于负载电压就驳回降压型。LED的正向电压是由其正向电流选择的。
LED的优安个性曲线如图6所示,正向电流的变动肯定会惹起正向电压的相应变动,确切地说,正向电流的减小也会惹起正向电压的减小。在调低LED的正向电流时,从图6可知,LED的正向电压也就跟着降落,这就会扭转电源电压和负载电压之间的相关。
例如:在一个输人电压为24V的LED光源中,驳回8颗1W的大功率LED串联。在正向电流为350mA时,每个LED的正向电压是3.3V,那么8颗串联后的总电压就是26.4V,比输人电压高,所以这时应该驳回升压型恒流源。若调光时,把电流降到100mA,此时每只LED的正向电压只要2.8V,8颗LED串联后总电压为22.4V,负载电压低于电源电压,应该驳回降压型恒流源。这样一来;原配的升压型恒流源就基本无法反常上班,会出现LED闪动现象。
揭示:关于驳回升压型恒流驱动电路而言,若驳回正向电流调光模式,当调低LED亮度使LED负载电压低于电源电压时,会出现LED亮度闪动现象。
若驳回降压型恒流驱动,假设将LED的正向电流调得十分低,LED的负载电压也将变得很低,这时在驱动电路两端的压降比十分大,很容易超出该驱动电路的反常上班范畴,使之无法反常上班,从而出现LED亮度闪动现象。
值得一提的是,虽然调低LED光源亮度降落了恒流源的输入功率,但会惹起降压型恒流源的功耗放大温升增高,其要素如下:在降落LED正向电流时,LED灯组的总正向电压降落会使降压比降落,而降压型恒流源的效率与降压比无关,降压比越大,效率越低,损耗在芯片上的功耗越大。
SLM2842J的效率和降压比的相关曲线如图7所示,输人电压为35V ,输入电流为2A,当输入电压为30V时,效率可以高达97.8%;当输入电压降落到20V时,效率就降为96%;当输入电压降落为10V时,效率就降落为92%。在上述三种状况下,虽然其输入功率依次为60W、40W和20W,然而其损耗功率却依次为1.2W、1.6W和1.6W,后两种状况的功耗增大了33%。假设恒流模块的散热系统设计为临界形态,参与33%的耗散功率就有或许会使芯片的结温升高,致使出现过温包全而无法上班,重大时还或许造成芯片烧毁。 空调电容改换方法图解
揭示:关于驳回降压型恒流驱动电路而言,若驳回正向电流调光模式,让LED长期间上班于低亮度形态,会使降压型恒流驱动电路效率降落,温升增高,缺点率参与。
(3)无法获取准确的调光成果
由于LED的正向电流和发光强度并不是真正的正比例相关,并且不同的LED会有不同的正向电流和光强输入相关曲线,所以驳回正向电流调理模式很难成功准确的光强输入管理。
二、脉宽调制 (PWM)模式
LED类属二极管,可以极速开/关,且开关速度可以高达微秒级,是任何发光器件所无法比拟的。因此,只需把电源改成脉冲恒流源,用扭转脉冲宽度的方法,就可以扭转其亮度。这种方法称为脉宽调制(PWM)调光法。
脉宽调制的波形如图8所示,脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其上班比D(又称为占空比或孔度比)就是ton/tpwm,扭转恒流源脉冲的上班比就可以扭转LED的亮度。
1.成功PWM调光的方法
详细成功PWM调光的方法就是在LED的负载中串人一个MOS开关管,这串LED的阳极用一个恒流源供电,如图9所示。管理芯片输入-一个PWM信号加到MOS管的栅极,让MOS管上班于开关形态,从而极速地开/关这串LED,以成功调光配置。不少恒流管理芯片自身就带一个PWM接口,可以间接接受PWM调光信号,再输入脉冲管理MOS开关管。
2.PWM调光的频率
选用若PWM调光脉宽频率选用得较低,人眼就会感到闪动。为了充沛应用人眼的视觉残留个性,其上班频率应当高于100Hz,最好为200Hz。 虽然脉冲频率高于100Hz前人眼无法发觉其闪动,但这个频率仍在人耳的听觉范畴(20Hz~20kHz)内,这时刻有或许会听到“咝咝”的声响(调光惹起的啸叫声)。消弭这个噪声关键有以下两种方法:一是把开关频率提高到20kHz以上,跳出人耳听觉的范畴。然而频率过高也会惹起一些疑问,由于各种寄生参数的影响,会使脉冲波形(前后沿)发生畸变,这就降落了调光的准确度。另一种方法是找登程声的器件而加以处置。实践上,电路中的关键发声器件是输入端的陶瓷电城容,由于陶瓷电容理论是由高介电常数的陶瓷制成,这类陶瓷都具备压电个性,在数百赫兹的脉冲作用下,就会发生机械振动从而发声,处置的方法是驳回钽电容来替代。不过,高耐压的钽电容多少钱较贵,会参与一些老本。 2n3055功放
3.PWM调光的好处
PWM调光模式不会发生LED色谱偏移现象,由于流过LED的电流在OA与反常值之间跳变;该模式并不扭转恒流源的上班条件(升压比或降压比),无法能使恒流源出现过热现象;即使在很大范畴内调光,也不会出现LED闪动现象,并且具备极高的调光准确度。
另外,由于数字信号很容易转换成PWM信号,因此该模式容易与数字管理技术相联合,从而成功智能调光(又称智能调光)配置,现已宽泛用于路线办公室、商场、学校等公共场合的LED照明系统中,上方举例说明。
在LED路灯照明中,为了浪费电能,理论的做法是在早晨12点后关灯或许将亮度降为一半,然而最正当的做法是依据交通流量来管理LED路灯的亮度。
一款LED路灯亮度管理曲线如图10所示。为了成功这种智能调光,只需把这一曲线输入到一个单片机内,单片机依据这个曲线输入对应PWM的调光信号,管理恒流驱动电路即可。
另外,在一些需智能依据环境光强度调理LED亮度的系统中,大多驳回光敏智能调理技术,以减小在强光下不用要的电能消耗。
一款驳回光敏智能调理技术的LED照明管理电路框图如图11所示。光敏元件的作用是感触周围的环境光,假设环境光洁度够强,那么该管理电路就会输入一个PWM信号到一切接近强环境光的LED灯具,把它们的亮度调暗。一个调光信号出现器可以调理很多LeD灯具,只需这些灯具的恒流驱动源带有PWM调光管理接口。这种调光系统自身的效率高达92%。这种全智能的自顺应节能调光是荧光灯、节能灯、低压钠灯等气体放电管基本无法成功的,而这却是LED灯具最长于的。
三、可控硅调光模式
前面两种方法是驳回直流电源LED的调光打算,上方引见驳回交换电源的LED调光打算。
在引见之前,先说说普通白炽灯和卤素灯理论驳回交换电源的调光打算一可控硅调光模式。白炽灯和卤素灯是一个纯电阻器件,它不要求输入电压肯定是正弦波,由于它的电流波形永远和电压波形一样,所以不论电压波形如何偏离正弦波,只需扭转输人电压的有效值,就可以成功调光。
可控硅调光就是对交换电的正弦波加以切割,从而到达扭转其有效值的目标,其电路原理图如图12所示。虚线局部就是装置在墙上的可控硅调光开关,A、B之间的电阻R就是白炽灯负载,即负载是和可控硅开关是串联的。
扭转可调电阻W的连入电路的阻值就可扭转可控硅的导通角,从而扭转加在R两端的交换电压的有效值,到达调光的目标。理论电位器w带一个开关,接在交换电压的输入端,用于开/关灯。
1.可控硅调光的缺陷
可控硅电路破坏了正弦波的波形,从而降落了功率因数值(PF),理论PF低于0.5,并且导通角越小,功率因数越低;同时,非正弦波形增大了谐波系数,会在线路上发生重大的搅扰信号(EMI)。
另外,可控硅调光模式在负载较轻时易出现不稳固现象,为此还肯定加上一只泄流电阻, 而这个泄流电阻至少有一两瓦的功率消耗。
2.LED的可控硅调光模式
虽然可控硅调光模式存在上述缺陷和疑问,然而其电路便捷,老本昂贵,绝大少数的白炽灯、卤素灯均驳回该调光模式。假构想用LED取代可控硅调光的白炽灯和卤素灯,则要求LED的调光也要和可控硅调光兼容。详细来说,在-一些曾经装置了可控硅调光的白炽灯或卤素灯的中央,墙上曾经装置了可控硅的调光开关和旋钮,墙壁里也曾经装置了通向灯具的两根衔接线。要改换墙上的可控硅开关且参与衔接线的数目都不是那么容易,最便捷的方法就是什么都不变,只需把灯头上的白炽灯拧下,换上带有兼容可控硅调光配置的LED灯泡即可。这一思绪就像市场上的LED日光灯一样,做成和如今的T10、T8荧光灯尺寸、大小齐全一样,如图13所示,不须要专业电工,普通用户就可以间接改换,这样才或许很快遍及。
假设将普通可控硅调光电路用于LED驱动电源中,LED驱动电源会收回噪声,LED灯组会闪动,其要素是LED驱动电源中输人端的LC滤波器会使可控碓发生振荡。这种振荡关于白炽灯是次要的,由于白炽灯的热惯性使得人眼基本看不出这种振荡,然而关于LED来讲就相当显著了。
综上所述;要成功LED的可控硅调光模式,就得对LED的驱动电路从新设计。为此,国外很多厂家已开收回多款可以兼容可控硅调光模式的LED驱动IC。目前,市面上关键有以下四种兼容可控硅调光的LED驱动IC:恩智浦的SSL2101/2,国半的LM3445,iWatt的iW3610和OnSemi的NCL3000,各IC的关键特点见表1。
值得一提的是,虽然多个大芯片公司都推出了兼容现有可控硅调光模式的芯片和处置打算,然而这类处置打算是不值得介绍的,关键要素如下: 1.可控硅技术是具备半个多世纪的古老技术,它具备很多缺陷,是一种早该淘汰的技术。2.很多芯片自称具备PFC配置,可以改善功率因数,实践上,它只改善了作为可控硅负载的功率因数,使它们看下来接近纯电阻的白炽灯和卤素灯,并没有改善包含可控硅在内的整个系统的功率因数。3.一切兼容可控硅的LED调光系统的全体效率都十分低下,有些还没有思考为了稳固上班而须要的泄流电阻的损耗,齐全摈弃了LED的高能效特点。4.一切的可控硅LED调光系统也都是驳回调理LED的正向电流的模式,仍存在前面所述的LED色谱偏移等缺陷。5. 绝大少数装置可控硅调光的都是台灯、床头灯立灯,与之配套的有几十种不同规格的可控硅和晶体管调光开关,现已开发的IC基本无法能兼容一切的可控硅开关,而只能兼容其中的一小局部。总之,LED是一-种全新的新技术产品,有着无与伦比的优越性,齐全没有必要为了关照落后的可控硅而就义自身的好处。
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