大功率LED照明调光技术发展与未来

    温度越高，LED芯片的光衰也明显加剧。如图二为Cree公司的LED光源光衰曲线。从图中可以看出，LED的光衰和它的结温有密切的关系，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高，LED光源越早出现光衰，也就是寿命越短。从图上可以看出，假如结温为105℃，亮度降至70%的LED光源寿命只有一万多小时；结温95℃时LED光源寿命就有2万小时；而结温降低到75℃，寿命就可长达到5万小时，65℃时寿命更可以延长至9万小时。综上所述，延长LED光源寿命的关键就是要降低结温。

    采用调光技术，随着输出功率地降低，驱动电源自身损耗也将降低，其壳温也将同时下降。如图三所示200WLED驱动电源输出功率与外壳壳温曲线。当环境温度为25℃满载输出时，外壳温度为50℃，而采用调光技术控制输出只有50%功率时，其外壳温度下降至40℃，寿命也将翻倍，可靠性可提高25%-40%.

    传统白炽灯或HID由于无法调光，七十年代日本能源危机下，曾采用间隔点灯方法试图节能。但由于路面照度不均匀，导致路人的视觉出现问题，治安和道路交通事故大幅上升，最后不得不放弃间隔点灯法。调光技术的迅速发展，会将LED照明调光系统带入一个崭新的领域，从而将绿色环保节能的LED照明应用进行大范围的普及与推广。

　　二、LED灯具主要调光技术简介

　　在LED刚开始应用于道路等公共照明时，在推广初期，有些LED灯厂为了达到调光节能的目的，借鉴了间隔点灯的思路，将一盏LED灯的LED芯片分成两部分，分别控制其驱动电流的通和断，在午夜12点前，所有LED全部点亮，12点之后断开一半，以达到节能目的。此种调光方式能达到一定的节能效果，照度的均匀度较传统间隔点灯方式有明显改善，但是仍将影响LED灯具的配光曲线。为了进一步改善LED灯具的光效和配光曲线，有些LED灯厂又考虑将LED芯片采用间隔方式排布，在调光时只看到间隔的亮或者灭，在一定程度上改善了均匀度和配光。

　　LED芯片的亮度与LED驱动电流成定比例关系，因此可通过调节LED驱动电流来实现LED灯的调光，第二种调光方式通常被称为模拟调光方式或线性调光方式。该种调光方式的优点是：当驱动电流线性增加或减少时，相对减少了驱动电流过冲中对LED芯片的影响，控制电路抗干扰性较强。其缺点是驱动电流的大小变化，将对LED芯片的色温有一定影响。此种调光方式目前典型的应用是安徽六潜、六武高速公路LED隧道灯照明。

　　第三种调光方式是脉亮调制（PWM）方式。该种方式是通过一定的控制使驱动电流呈方波状，其脉冲宽度可变，通过脉冲宽度的调节改变LED灯持续点亮的时间，也同时改变了输出功率，从而达到节能的目的。频率一般控制在200Hz~10KHz,由于人的眼睛视觉的滞留性，不会感觉到光源在调光过程中发生的闪烁。此种调光方式的优点是能改善LED的散热，缺点是驱动电流的过冲对LED芯片的寿命有一定的影响。

　　以上三种调光方式都是根据LED驱动电流输出端的控制来分类的。控制电路也可以分为模拟控制和PWM控制，控制电路通常是通过微控制器（如单片机）来实现的。

　　三、调光系统的组成与未来发展

　　完善的智能控制应该具有手动控制、智能控制、光控、时控及故障报警控制功能。当太阳下山天色渐暗后能自动点亮，午夜12点后灯的照度能自动减半；天亮后，灯能自动熄灭；特殊情况下，人能够手工控制；而在灯具发生故障时，控制系统能自动报警。

　　智能调光系统主要由服务器、中央控制器、单片控制器及信号检测电路四大部分组成，如图所示。

    服务器：由上位机和上位机软件组成，主要实现监控操作和报警功能。服务器位于路灯管理等控制中心，其与中央控制器之间的联系可采用电力载波、网络或无线方式。

　　中央控制器：负责接受服务器发来的信号，并解码后发送至单元控制器，实现控制，同时将信号检测的结果传送至服务器。

　　信号检测电路：检测环境亮度、驱动电源电压、电流。并将检测所得的信号发送至单元控制器或者中央控制器。

　　单元控制器：每一盏LED灯配有一个单元控制器，通过接收中央控制器的指令，对LED进行调光或者开与关控制，同时将LED灯的驱动电压、电流通过信号检测电路送到中央控制器。当LED灯具出现故障时将故障信号传送至中央控制器。

　　目前在道路照明领域，LED的应用正在迅速普及，长寿命和可靠性仍是目前考虑的第一要素，但随着技术的发展，当寿命和可靠性问题在一定程度上得已解决时，LED照明应用必然朝智能化调光系统大步迈进。