深入剖析:LED调光的实现探讨

　　LED的调光可以进一步提高LED的节能效果，而LED的可控硅调光具有易于实现和使用方便等一系列优点，下面介绍LED可控硅调光控制的工作原理、特点和应用时需注意的有关问题。

　　标签：LED调光 相控调光 浪涌电流 峰值电压

　　1、LED市场与技术进展

　　由于白炽灯的发光效率低，所以世界各国政府纷纷制定了如图1所示淘汰白炽灯的时刻表，而LED的发光效率高和工作寿命长的一系列优点使LED照明得到了广泛的应用，LED的性能和发光效率不断提升，LED有关技术指标进展预测如表1所示。

　　图1 世界各国淘汰白炽灯的时刻表

　　2 照明调光

　　调光具有节能的优点，照明调光在应用中有很好的市场，相对白炽灯/气体放电灯，LED的调光节能效果更明显。白炽灯/气体放电灯调光工作时灯的工作效率有明显下降，而LED调光的发光效率会提高，这主要是由于在低发光亮度时通过LED的正向电流较小，在有关回路电阻成份上的损耗降低的原因。照明调光不仅节能，照明调光还可以改变空间视觉效果，从而影响人的行为模式。

　　但是，LED调光电路的设计对LED调光的性能发挥有很重要的影响。高性能调光器受到用户的欢迎，下面讨论LED可控硅调光的有关问题。

　　2.1 LED调光

　　LED由于具体很好的演色性、发光效率、体积小、低工作电压和工作寿命长的一系列优点得到了很好的应用，然而，调光控制标准化对LED调光应用的推广很重要。由于白炽灯的可控硅调光得到了很好的应用，LED调光应和可控硅调光能很好地配合使用，以利用现有的白炽灯可控硅调光器。

　　LED用于替代通用白炽灯照明，LED调光和LED的发光颜色、LED的光输出、LED的发光效率(调光曲线)等因素有关;有关调光控制方法(例如 0-10V，DALI等有关控制协议)、散热管理、驱动方案、拓扑架构和已有的基础设施等因素对LED调光的工作状态和调光控制性能有很大的影响。

　　2.2 LED调光性能

　　由于人们用惯了白炽灯可控硅调光器，所以LED调光器应能兼容可控硅调光器，并应考虑以下技术指标：

　　(1)调光范围

　　调光范围常用最大亮度值的百分比表示，例如X%—XX%。在实用中，随着

　　灯发光亮度的降低人眼瞳孔会放大，这样人眼接收的光线并不很快随灯发光亮度的降低而降低，如表示为最大发光亮度级的百分数，则人眼接收的光是测得光百分数的均方根值。例如，测得调光电平为最大发光值的10%，则人眼接收的光为

的最大发光值，即所谓的心理物理学定律。

　　(2)在整个调光范围应平滑调光变化。

　　(3)灯在最低调光电平时启动灯发光应很快达到预定的发光值。

　　(4)达到预定的调光电平后LED灯发光应稳定，不应有发光闪烁现象。

　　(5)在整个调光范围内，LED灯、LED驱动电源和调光控制器不应有可闻噪声。

　　(6)运动控制/有无人检测/光电检测等部件能控制LED灯的工作。

2.3 工作可靠性

　　调光对大部分光源而言，可以延长其使用寿命，因为在低发光亮度下灯的功耗和发热降低了，有利于提高光源的使用寿命。

　　温度对电子元器件的寿命有重要的影响，低温对延长电子元器件的寿命有帮助，LED灯为灯和电子元器件的一体的灯，所以整体灯的寿命受寿命最短的电子元器件的寿命制约，调光有利于降低LED灯的温度，有利于LED灯的光通量维持率和延长LED灯的使用寿命。

　　3 相控调光

　　相控调光最早用于白炽灯调光，相控调光的主要优点是使用、安装方便。LED相控调光的频率应不低于100Hz，以避免人眼感到发光闪烁，相控导通角越大则LED的发光亮度越大，相控半导体器件可用可控硅、场效应晶体管或有关半导体器件。

　　由于现有的调光器被设计用于白炽灯(近似电阻负载，功率大多在20W和50W之间)，因此需要一些额外的电路才能允许它们用于LED照明系统。目前，市场上还没有白炽灯调光器标准，因此目前市场上有大量不同性能和参数值的调光器。

　　3.1 前沿相控调光

　　前沿相控调光(前相调光)由于电路实现简单所以得到了广泛的应用，开关器件常用可控硅，通过控制可控硅的导通角来控制输出的交流电有效值，从而达到调光控制，典型可控硅前沿相控调光电路原理图如图2所示。在图2中，可调电阻VR4和电容C23构成移相电路。当C23两端的电压达到或超过DIAC(DB3) 的击穿电压时，C23电荷通过DB3部分注入双向可控硅T2，双向可控硅T2被触发导通。

　　双向可控硅T2的最低门触发电流(IGT)使双向晶闸管导通。它还要求有一个最低的维持电流来维持双向可控硅的导通，当电流低于维持电流时，双向可控硅T2被关闭。可控硅前沿相控调光调光波形图如图3所示，前沿相控调光常用于白炽灯和卤钨灯调光的应用场合，由于在低调光亮度时通过可控硅的电流减小，如调光亮度很低，通过可控硅的电流低于可控硅的维持导通电流时就不能再调光，否则可控硅关断，这对低调光亮度LED调光可能是个问题。

　　相控后沿和前沿调光器特点如表2所示。