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多年來(lái),制造商一直在向市場(chǎng)推出led其最終目標(biāo)是取代白熾燈和緊湊型熒光燈(CFL)。這些燈泡設(shè)計(jì)的演變經(jīng)歷了從非常簡(jiǎn)單的不可調(diào)光方案,到先進(jìn)但昂貴的可調(diào)光方案,再到更劃算的可調(diào)光方案。
許多LED燈聲稱可調(diào)光,但事實(shí)上,很多LED燈的性能并不十分理想,且由于所使用的調(diào)光器和電路負(fù)載不同而性能各異。有時(shí),將LED配有調(diào)光器的室內(nèi)安裝燈后,LED燈會(huì)閃爍,光亮度無(wú)法平衡調(diào)節(jié)。
這些缺陷是由于美國(guó)現(xiàn)階段使用的大多數(shù)調(diào)光器都是基于雙向晶閘管的(TRIAC)這些電路是在20世紀(jì)60年代開發(fā)的,適用于電阻式白熾燈。TRIAC它是一種由可變定時(shí)電路產(chǎn)生的脈沖觸發(fā)的雙向半導(dǎo)體電源開關(guān),當(dāng)傳導(dǎo)電流高于保持電流時(shí)保持導(dǎo)通。調(diào)光電路有很多種,包括不同特性的設(shè)備、不同的控制電路和濾波器元件。
LED燈的驅(qū)動(dòng)電路將交流輸入電源轉(zhuǎn)換為低壓直流電源,并保持穩(wěn)定的電流,驅(qū)動(dòng)高亮度LED負(fù)載獲得恒定光輸出?;菊{(diào)節(jié)基于雙向晶閘管的調(diào)光器LED在驅(qū)動(dòng)電路中,必須添加一些部件來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的調(diào)光運(yùn)行,并根據(jù)調(diào)光相位角調(diào)整輸出電流。
由于調(diào)光器差異大,連接LED調(diào)光電路的性能也不同。由于沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分帶有調(diào)光器的標(biāo)準(zhǔn)LED燈泡的性能,使這一問題變得更加復(fù)雜。至多會(huì)有一些燈泡制造商提供調(diào)光器列表,列明他們認(rèn)為可與其產(chǎn)品兼容的調(diào)光器。
在美國(guó)能源部(DoE)在美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)的支持下(NEMA)由切相調(diào)光器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的正開始制定LED燈的調(diào)光標(biāo)準(zhǔn)包括測(cè)試程序和指標(biāo),以決定是否達(dá)到可接受的性能。我希望這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最終能幫助清理市場(chǎng)上聲明可調(diào)光的產(chǎn)品,但性能遠(yuǎn)最終用戶預(yù)期的柔和穩(wěn)定性。
大部分LED燈泡使用的驅(qū)動(dòng)電路都包含降壓、升降壓或反激式轉(zhuǎn)換器。在各種情況下,都可通過修改基本電路來(lái)實(shí)現(xiàn)可接受的調(diào)光性能,同時(shí)不會(huì)增加器件的成本和復(fù)雜性。這樣就可以提升可調(diào)光驅(qū)動(dòng)器的性能,進(jìn)而滿足消費(fèi)照明市場(chǎng)的成本節(jié)約要求。
兼容性的問題在于TRIAC如何與調(diào)光電路相匹配LED交互驅(qū)動(dòng)器輸入電路。
單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)示例電路(2)取代了1中代表白熾燈的電阻負(fù)載。雖然該電路在穩(wěn)定運(yùn)行過程中的高功率因數(shù)模擬了電阻負(fù)載,但其前端也包括EMI濾波器所需的電容器。LED燈泡消耗的功率比同等白熾燈低25%。結(jié)果是,在TRIAC在觸發(fā)前,調(diào)光器主要承受交流線路半周期的電容負(fù)載。
1:典型的調(diào)光原理
2:基本的LED驅(qū)動(dòng)電路框
如果1所示的雙向觸發(fā)電路想要按照設(shè)計(jì)目標(biāo)運(yùn)行,它還需要一個(gè)電阻路徑到中性點(diǎn)。如果改為電容負(fù)載,該電路將無(wú)法正常運(yùn)行,并導(dǎo)致周期轉(zhuǎn)換時(shí)觸發(fā)不穩(wěn)定,具體表現(xiàn)為輸出光不斷閃爍。調(diào)光器和LED驅(qū)動(dòng)器中的EMI濾波器,也會(huì)由TRIAC啟動(dòng)時(shí)的高dv/dt引起振鈴振蕩。
當(dāng)振蕩幅度達(dá)到一定程度時(shí),電流會(huì)降低到保持電流以下,從而產(chǎn)生TRIAC關(guān)閉,在下一條線路過零之前無(wú)法維持TRIAC導(dǎo)通。這通常是由于觸發(fā)電路的重觸發(fā)TRIAC,導(dǎo)致在單個(gè)線路半周期內(nèi)多次開關(guān)。除了對(duì)部件造成應(yīng)力外,還可能損壞調(diào)光器或LED除了驅(qū)動(dòng)器,這將導(dǎo)致嚴(yán)重的閃爍和不愉快的噪音。
假設(shè)使用LED用燈代替調(diào)光器不是理想的解決方案,所以可以修改LED驅(qū)動(dòng)解決上述問題,從而實(shí)現(xiàn)LED使用驅(qū)動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)調(diào)光器。
3:可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)示意
示例電路(3)單級(jí)LED相同的技術(shù)也可用于升降或適應(yīng)性降壓轉(zhuǎn)換器。首先,在設(shè)計(jì)輸入濾波器時(shí),輸入電容必須保持在最小值,這也有助于實(shí)現(xiàn)最佳功率因數(shù)。