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图)LED调光技能攻略

发布时间:2022-04-25 16:51:42 来源:米乐m6官网

  关于光源来说很重要,不仅是能够在家居中得到一个更舒适的环境,并能够进一步完成节能减排,并且关于

  要改动LED的亮度,是很简略完成的。首要想到的是改动它的驱动电流,由于LED的亮度是简直和它的驱动电流直接成正比联系。图1中显现了Cree公司的XLampXP-G的输出相对光强和正向电流的联系。

  图1:XLampXP-G的输出相对光强和正向电流的联系 由图中可知,假设以350mA时的光输出作为100%,那么200mA时的光输出就大约是60%,100mA时大约是25%。所以调理电流巨细能够很简略完成亮度的调理。

  调理LED的电流最简略的办法便是改动和LED负载串联的电流检测电阻(图2a),简直一切DC-DC恒流芯片都有一个检测电流的接口,是经过检测到的电压和芯片内部的参阅电压比较,来操控电流的稳定。可是这个检测电阻的值一般很小,只需零点几欧,假设要在墙上装一个零点几欧的电位器来调理电流是不大或许的,由于引线电阻也会有零点几欧了。所以有些芯片供给一个操控电压接口,改动输入的操控电压就能够改动其输出恒流值。例如凌特公司的LT3478(图2b)只需改动R1和R2的比值,也能够改动其输出的恒流值。

  然而用调正向电流的办法来调亮度会发生一个问题,那便是在调亮度的一起也会改动它的光谱和色温。由于现在白光LED都是用兰光LED激起$荧光粉而发生,当正向电流减小时,蓝光LED亮度添加而$荧光粉的厚度并没有按份额减薄,然后使其光谱的主波长添加,具体实例如图3所示。

  图3:主波长和正向电流的联系 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。正向电流的改动也会引起色温的改动(图4)。

  由图4可知,当正向电流为350mA时,色温为5734K,而正向电流添加到350mA时,色温就偏移到5636K。电流再进一步减小时,色温会向暖色改动。当当然这些问题在一般的实践照明中或许不算是一个大问题。然而在选用RGB的LED体系中,就会引起五颜六色的偏移,而人眼对五颜六色的误差是非常灵敏的,因而也是不能允许的。

  咱们知道LED一般是用DC-DC的恒流驱动电源来驱动的,而这类恒流驱动源一般分为升压型或降压型两种(当然还有升降压型,但由于功率低、价钱贵而不常用)。终究选用升压型仍是降压型是由电源电压和LED负载电压之间的联系决议的。假设电源电压低于负载电压就选用升压型;假设电源电压高于负载电压就选用降压型。而LED的正向电压是由其正向电流决议的。从LED的伏安特性(图5)可知,正向电流的改动会引起正向电压的相应改动,切当地说,正向电流的减小也会引起正向电压的减小。所以在把电流调低的时分,LED的正向电压也就跟着下降。这就会改动电源电压和负载电压之间的联系。

  例如,在一个输入为24V的LED灯具中,选用了8颗1W的大功率LED串联起来。在正向电流为350mA时,每个LED的正向电压是3.3V。那么8颗串联便是2V,比输入电压高。所以应该选用升压型恒流源。可是,为了要调光,把电流降到100mA,这时分的正向电压只需2.8V,8颗串联为22.4V,负载电压就变成低于电源电压。这样升压型恒流源就底子无法作业,而应该选用降压型。关于一个升压型的恒流源一定要它作业于降压是不可的,最终LED就会呈现闪耀现象。实践上,只需是选用了升压型恒流源,在用调正向电流调光时,只需调到很低的亮度简直一定会发生闪耀现象。由于那时分的LED负载电压一定是低于电源电压。许多人由于不了解其间的问题,还总要去从调光的电路里去找问题,那是徒劳无功的。

  选用降压型恒流源问题会少一些,由于假设原本电源电压高于负载电压,当亮度是往低沉,负载电压是下降的,所以仍是需求降压型恒流源。可是假设调到非常低的正向电流,LED的负载电压也变得很低,那时分降压比非常大,也或许超出了这种降压型恒流源的正常作业规模,也会使它无法作业而发生闪耀。

  1.1.4 长期作业于低亮度有或许会使降压型恒流源功率下降温升增高而无法作业 一般人或许以为向下调光是下降恒流源的输出功率,所以不或许会引起降压型恒流源的功耗加大而温升增高。殊不知当下降正向电流时所引起的正向电压下降会使降压比下降。而降压型恒流源的功率是和降压比有关的,降压比越大,功率越低,损耗在芯片上的功耗越大。图6是SLM2842J的功率和降压比的联系曲线:降压型恒流源的功率和降压比的联系

  图中的输入电压为35V,输出电流为2A,当输出电压为30V时,功率能够高达97.8%。可是当输出电压下降到20V时,功率就降为96%;当输出电压下降为10V时,功率就下降为92%。在这三种情况下,虽然其输出功率依次为60W,40W和20W,可是其损耗功率却依次为1.2W,1.6W,1.6W。后两种情况下功耗增大了33%。假设恒流模块的散热体系规划得非常临界,添加33%的耗散功率就有或许会使芯片的结温升高,致使发生过温维护而无法作业,严峻时也有或许使芯片焚毁。

  LED是一个二极管,它能够完成快速开关。它的开关速度能够高达微秒以上。是任何发光器材所无法比拟的。因而,只需把电源改成脉冲恒流源,用改动脉冲宽度的办法,就能够改动其亮度。这种办法称为脉宽调制(PWM)调光法。图7表明这种脉宽调制的波形。假设脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其作业比D(或称为孔度比)便是ton/tpwm。改动恒流源脉冲的作业比就能够改动LED的亮度。

  然后用一个PWM信号加到MOS管的栅极,以快速地开关这串LED。然后完成调光。也有不少恒流芯片自身就带一个PWM的接口,能够直接承受PWM信号,再输出操控MOS开关管。那么这种PWM调光办法有那哪些优缺陷呢?

  (4)即便在很大规模内调光,也不会发生闪耀现象。由于不会改动恒流源的作业条件(升压比或降压比),更不或许发生过热等问题。 1.2.3 脉宽调光要注意的问题 (1)脉冲频率的挑选 由于LED是处于快速开关状况,假设作业频率很低,人眼就会感到闪耀。为了充分使用人眼的视觉残留现象,它的作业频率应当高于100Hz,最好为200Hz。

  虽然200Hz以上人眼无法发觉,可是一直到20kHz却都是人耳听觉的规模。这时分就有或许会听到丝丝的声响。处理这个问题有两种办法,一是把开关频率提高到20kHz以上,跳出人耳听觉的规模。可是频率过高也会引起一些问题,由于各种寄生参数的影响,会使脉冲波形(前后沿)发生畸变。这就下降了调光的精确度。另一种办法是找出发声的器材而加以处理。实践上,首要的发声器材是输出端的陶瓷电容,由于陶瓷电容一般都是由高介电常数的陶瓷所做成,这类陶瓷都具有压电特性。在200Hz的脉冲效果下就会发生机械振动而发声。处理的办法是选用钽电容来替代。不过,高耐压的钽电容很难得到,并且价钱很贵,会添加一些本钱。

  一般的白炽灯和卤素灯一般选用可控硅来调光。由于白炽灯和卤素灯是一个纯阻器材,它不要求输入电压一定是正弦波,由于它的电流波形永久和电压波形相同,所以不论电压波形怎么违背正弦波,只需改动输入电压的有效值,就能够调光。选用可控硅便是对交流电的正弦波加以切开而到达改动其有效值的意图。其电原理图如图9所示。虚线部分便是装置在墙上的可控硅调光开关。a-b之间的电阻便是白炽灯负载。所以负载是和可控硅开关串联的。

  改动可变电阻的分压比就能够改动其导通角,然后完成改动其有效值的意图。一般这个电位器带一个开关,接在n的输入端,用于开关灯。除了可控硅以外,还有晶体管后沿调光

  具体来说,在一些现已装置了可控硅调光的白炽灯或卤素灯的当地,墙上现已装置了可控硅的调光开关和旋钮,墙面里也现已装置了通向灯具的两根连接线。要替换墙上的可控硅开关和要添加连接线的数目都不是那么简略,最简略的办法便是什么都不变,只需把灯头上的白炽灯拧下,换上带有兼容可控硅调光功用的LED灯泡就能够。这种战略就像LED日光灯相同,最好做成和现在的T10、T8荧光灯尺度巨细彻底相同,不需求专业电工,一般老百姓就能够直接替换,那就能够很快遍及。因而国外许多出产LED驱动IC的厂商都开发出了能够兼容现有可控硅调光的IC来。

  和一般反激式的IC不同之处在于它们都能够检测出可控硅的导通角来确认LED的电流以进行调光,咱们不准备来具体介绍它们的作业原理和功能,由于咱们并不以为这是LED调光的方向。

  虽然多个跨国大芯片公司都推出了兼容现有可控硅调光的芯片和处理计划。可是这类处理计划是不值得引荐的,首要原因如下:

  (1)可控硅技能是具有半个多世纪的陈腐技能,它具有许多如前所述的缺陷,是一种早该筛选的技能。它应该和白炽灯、卤素灯一起退出历史舞台。

  (5)装置可控硅调光的白炽灯和卤素灯所占的份额不到万分之一,而在墙里装置可控硅开关的份额在可控硅调光的灯具里连万分之一都不到,由于绝大多数装置可控硅调光的都是台灯、床头灯、立灯。更何况市道上有几十种不同标准的可控硅和晶体管调光开关,实践上所开发的IC底子不或许兼容一切的可控硅开关,而只能兼容其间的一小部分。

  前面现已说过LED调光最好是选用PWM调光,选用PWM调光时,能够在墙上开关里装置一个简略的PWM发生器,然后使用电位器来操控PWM的作业比然后完成调光。可是假设还要开关灯的亮灭,那么就需求再加一对线。所以无法兼容本来墙里的的可控硅开关的引线。本来的可控硅开关的引线根,就能够又能调光又能开关。这个长处是很难兼容的。不过实践上真实最常用的调光灯具是台灯或立灯,那些调光开关都是装置在电源线上而不是墙里,那也就无所谓要使用墙里的两根引线了。也便是说,PWM调光是能够直接使用于调光型台灯的。

  台湾有一家公司推出了一种称之为EZ-Dimming的GM6182的四段开关调光不失为一种好计划。它只使用墙上的一般电灯开关就能完成4段调光,第一次开为全亮,第2次开为60%亮度,第三次开为40%亮度,第四次开为20%亮度。这种体系的长处是能够使用一般的墙上开关完成调光。并且其功率要素高达0.92以上。没有发生搅扰信号之虑。缺陷是无法接连调光。还有操作费事一些。

  其实咱们应当回过来想一想咱们要调光的首要意图应当是什么。前面一切说到的调光意图都是为了满意居家的人们在不同场合下需求不同的光强。例如看电视的时分或许要暗一些,看书的时分或许要亮一些。这些大多是在住所里。很少有办公室、商场、工厂、校园装置调光灯的。并且这些当地绝大多数装置的是荧光灯、节能灯,也不或许进行调光或许很难完成接连调光。

  自从人类意识到一定要想方设法节能减排,才干处理大气变暖的火急问题后,怎么削减照明用电就作为一个重要的问题说到日程上来。由于照明用电占总能耗的20%。幸亏呈现了高效节能的LED,LED自身比白炽灯节能5倍以上,比荧光灯、节能灯也要节能一倍左右,还不像荧光灯、节能灯那样含汞。假设还能够使用调光来节能,那么也是非常重要的节能手法。但曩昔一切光源都很不简略完成调光,而简略调光正是LED的一个很大的长处。由于在许多场合其实不需求开灯或许至少不需求那么亮,可是灯却开得很亮,例如深夜到拂晓时段的路灯;地铁车厢从地下开到市郊地上时车厢里的照明灯;更常见的是在阳光明媚时接近窗口的办公室、校园、工厂等的荧光灯都还开在那里工厂等的荧光灯都还亮着。这些当地每天不知道要糟蹋多少电能!曩昔由于高压钠灯、荧光灯、吸顶灯、节能灯底子无法调光,也只能算了。现在改用LED今后,能够自若调光了,这些电能彻底能够节省下来! 所以关于灯具调光来说,家庭壁上调光不是首要的使用场合,商场也很小。反而是路灯、办公室、商场、校园、工厂的按需调光才是更重要的场合,不光商场巨大,并且节能可观。这些场合需求的不是手动调光而是主动调光、智能调光! 2.3.1路灯的调光 一般来说,路灯到深夜今后就没有什么用处了,所以一般的做法是12点今后关灯或许开一半亮度。可是最合理的做法是依据交通流量来操控路灯的亮度,乃至是彻底自适应地操控亮度。图10便是依据当地交通流量的核算值来调理路灯亮度的一个比如。

  而为了完成这种智能调光,的办法实践上也是非常简略的。只需把这个区域的交通流量核算值的曲线输入到一个单片机,依据这个曲线给出PWM的调光信号到恒流驱动源就能够完成。

  光敏元件的效果是感触周围的日光,假设日光越强那么就输出一个PWM信号到一切接近日光的LED灯具(例如LED日光灯),把它们的亮度调暗。一个调光信号发生器能够调理许多LED灯具,只需这些灯具的恒流驱动源带有PWM调光操控接口。这种调光体系自身的功率高达92%以上。并且不存在任何和墙上可控硅调光线路的兼容性问题。这种全主动的自适应节能调光是任何荧光灯、节能灯、高压钠灯等气体放电管底子无法完成的,而却是LED灯具最拿手的。

  现在全国装置的日光灯和节能灯的数量之大是非常惊人的,据工信部核算,2008年我国2008年荧光灯的出产量超越40亿支,其间出口就高达38.6亿支。而据我国照明协会核算,国内每年耗费荧光灯数量大约为4亿支。假定我国荧光灯的实践使用量为10亿支(大多数装置在办公室、商场、工厂)。假定每支每天均匀开灯4小时,每支均匀功率25W(1.2米T8荧光灯额定功率为36W,功耗为40W以上。但国产荧光灯实践功率较低,故假定为25W),每天耗电0.1度,每年耗电36.5度。除掉节假日为30度。10亿支便是300亿度。换成LED日光灯今后至少或许节能一半,便是150亿度。再选用主动调光能够至少再节能10%以上,。那便是15亿度。按每度电0.7元核算,便是节省10.5亿元。这是非常可观的数字!这个数字还没有包含即将被LED替换的节能灯和白炽灯的节能调光在内。所以大力发展可节能的自适应调光才是LED调光的要点方向!