【研發(fā)工程師技術(shù)指南】全面剖析LED吸頂燈

　　由表中可知，不管是經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正的LED燈，還是白熾燈，在一開(kāi)始時(shí)功率因數(shù)都可以達(dá)到0.96以上。但隨著可控硅的調(diào)光，其功率因數(shù)逐步降低，到無(wú)法再調(diào)光時(shí)，功率因數(shù)低至0.48和0.566。所以作為整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其功率因素指標(biāo)是不符合美國(guó)能源之星的要求的。

　　全世界的各種可控硅調(diào)光器多達(dá)幾十種，上百種。很多LED燈為了和這些可控硅兼容，不知道做了多少試驗(yàn)和改進(jìn)，但最后還是吃力不討好。由于國(guó)外的人工很貴，所以也可以認(rèn)為這是不得已的做法，但是在中國(guó)完全可以采取另一些更先進(jìn)的做法。

　　為了要對(duì)LED調(diào)光，可以有很多辦法，這些方法都沒(méi)有可控硅的缺點(diǎn)。下面介紹幾種最常用的方法：

　　1.采用脈寬調(diào)制PWM調(diào)光

　　LED是一個(gè)二極管，它可以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)。它的開(kāi)關(guān)速度可以高達(dá)微秒以上。是任何發(fā)光器件所無(wú)法比擬的。因此，只要把電源改成開(kāi)關(guān)恒流源，用改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法稱(chēng)為脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)光法。圖15表示這種脈寬調(diào)制的波形。假如脈沖的周期為tpwm，脈沖寬度為ton，那么其工作比D（或稱(chēng)為孔度比）就是ton/tpwm。改變恒流源脈沖的工作比就可以改變LED的亮度。

圖15：用改變脈沖寬度的方法來(lái)改變LED的亮度

　　具體實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光的方法就是在LED的負(fù)載中串入一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管（圖16），這串LED的陽(yáng)極用一個(gè)恒流源供電。

圖16：用PWM信號(hào)快速通斷LED串　　然后用一個(gè)PWM信號(hào)加到MOS管的柵極，以快速地開(kāi)關(guān)這串LED。從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。也有不少恒流芯片本身就帶一個(gè)PWM的接口，可以直接接受PWM信號(hào)，再輸出控制MOS開(kāi)關(guān)管。那么這種PWM調(diào)光方法有那些優(yōu)缺點(diǎn)呢？

　?。?）不會(huì)產(chǎn)生任何色譜偏移。因?yàn)長(zhǎng)ED始終工作在滿幅度電流和0之間。

　?。?）可以有極高的調(diào)光精確度。因?yàn)槊}沖波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易實(shí)現(xiàn)萬(wàn)分之一的精度。

　?。?）可以和數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行控制。因?yàn)槿魏螖?shù)字信號(hào)都可以很容易變換成為一個(gè)PWM信號(hào)。

　?。?）即使在很大范圍內(nèi)調(diào)光，也不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。因?yàn)椴粫?huì)改變恒流源的工作條件（升壓比或降壓比），更不可能發(fā)生過(guò)熱等問(wèn)題。

　　具體獲得PWM信號(hào)的方法為在墻上的PWM開(kāi)關(guān)和電位器里安裝一個(gè)PWM發(fā)生器。這個(gè)PWM發(fā)生器可以很容易地用一個(gè)555芯片形成（圖17）。

圖17：用555構(gòu)成一個(gè)PWM發(fā)生器

　　這個(gè)發(fā)生器的指標(biāo)如下：

　　a）輸入電源：10-36V ，20mA

　　b）輸出信號(hào)：200Hz的PWM信號(hào)，0-100%，5V （也可為10V）

　　c）控制路數(shù)：可控制5-10個(gè)可調(diào)光恒流源

　　d）線路長(zhǎng)度：10-20m

　　e）開(kāi)關(guān)：可直接控制220V電源開(kāi)或關(guān)

　　所以，它需要三根線和燈具連接。假如還要開(kāi)關(guān)燈具，就可以采用帶開(kāi)關(guān)電位器，不過(guò)這樣一來(lái)總共需要有5根線連接到燈具。如果要利用原來(lái)墻上開(kāi)關(guān)，就要再增加三根線，這是它的主要缺點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是可以用一個(gè)控制器來(lái)控制5-10個(gè)燈具。

　　2.分段式開(kāi)關(guān)調(diào)光

　　為了利用現(xiàn)有的墻上開(kāi)關(guān)和墻內(nèi)的兩根線，臺(tái)灣有一家公司推出了一種稱(chēng)之為EZ-Dimming的GM6182的四段開(kāi)關(guān)調(diào)光不失為一種好方案。它只利用墻上的普通電燈開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)4段調(diào)光，第一次開(kāi)為全亮，第二次快速開(kāi)關(guān)為60%亮度，第三次快速開(kāi)關(guān)為40%亮度，第四次快速開(kāi)關(guān)為20%亮度。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以利用普通的墻上開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。而且其功率因素高達(dá)0.92以上。沒(méi)有產(chǎn)生干擾信號(hào)之慮。缺點(diǎn)是無(wú)法連續(xù)調(diào)光。還有操作麻煩一些。它實(shí)際上可以和恒流源設(shè)計(jì)在一起（圖18）。

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