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许延风照明行业

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电流调幅及脉宽调节结合应用在LED调光的好处

  摘要(Summary):在现今的照明行业中,人们对于LED光源调光的需求越来越多,也越来越重要,但是怎样的调光技术或者方式是最佳的,也是应用面最好的?这里我希望通过介绍一种新的调光方式(电流调幅及脉宽调节结合)来解释该技术针对LED调光的优越性。

  关键词(Key word):LED可控硅调光;Analog电流调幅调光;PWM (脉宽调制) 调光;PWM+Analog的应用优势

  参考文献:Pulse Width Modulation (PWM) vs. Analog Dimming of LEDs

  LED光源的调光应采用那种技术最适合?我们该如何来掌握?要解答以上问题,首先我们要了解不同的LED调光技术的优缺点。

  LED可控硅调光

  采用可控硅就是对交流电的正弦波加以切割而达到改变其有效值的目的。改变可变电阻的分压比就可以改变其导通角,从而实现改变其有效值的目的。其电原理图如图所示。所以不管电压波形如何偏离正弦波,只要改变输入电压的有效值,就可以调光。

  然而可控硅调光对LED光源的调节会产生意想不到的问题,那就是输入端的LC滤波器会使可控硅产生振荡,这种振荡对于白炽灯是无所谓的,因为白炽灯的热惯性使得人眼根本看不出这种振荡,但是对于LED的驱动电源就会产生音频噪声和闪烁。另外可控硅调光会破坏正弦波的波形,从而降低了其功率因素值(通常低于0.5),因此可控硅调光大大降低了LED的系统效率。而且可控硅调光的波形加大了谐波系数,非正弦的波形会在线路上产生严重的干扰信号(EMI)污染电网,严重的会使电网瘫痪。

  LED可控硅调光的优势

  应用方便,容易普及。LED要实现可控硅调光,不需要加装控制信号线,也不需要更改可控硅调光器,只要把灯头上的白炽灯拧下,换上带有兼容可控硅调光功能的LED灯泡就可以,或是更换带有可控硅调光功能的LED电源即可,这种战略就像LED日光灯一样,最好做成和现在的T10、T8荧光灯尺寸大小完全一样,不需要专业电工,普通老百姓就可以直接更换,可以很快普及。

  Analog电流调幅调光

  电流调幅调光方式通过电阻或直流控制器来改变输出到LED光源的电流,从而来改变LED光源的亮度,由于该调光方式不采用高频调光信号,另外也不是通过开关的组合来改变输出电流,因此不会产生电磁干扰现象,和“斑马效应”及照片中有横条纹,但是电流调幅调光方式在调光亮度比较小时,例如小于15%会出现频闪现象及色温漂移。因此在一些要求调光效果比较高的场合,如酒店,博物馆等不适合应用。

  PWM (脉宽调制) 调光

  PWM(脉宽调制)调光方式可以实现快速开关,它可允许的开关速度可以高达微秒以上,是任何发光器件所无法比拟的。因此,只要把电源改成脉冲恒流源,用改变脉冲宽度的方法,就可以改变其亮度,这种方法称为脉宽调制(PWM)调光法。这种调光方式就像一个以高达微秒以上开关的水闸,由于该水闸开关频率很快,快到我们无法用肉眼识别其开关的状态,其结果是我们只能够通下游水量的多少,才能识别其开关频率的快慢。另外由于该水闸改变的是输出水流的占空比(水流有效流量),不改变水流的瞬间水压及瞬间流量,因此该水闸的高达微秒以上开关动作不会影响水力发电的工作,因为瞬间水压及瞬间流量不变,改变的是下流的水量及发电的总量。因此,以此类推PWM(脉宽调制)调光方式不改变输入LED PN结的瞬间电压及瞬间电流,改变的是输出电流的占空比,从而改变其亮度。

  因此,LED PWM(脉宽调制)调光方式还有以下的优点:

  1、不会产生任何LED色谱偏移,因为LED始终工作在满幅度电流和0之间。

  2、有极高的调光精确度,因为脉冲波形完全可以控制到很高的精度,所以很容易实现万分之一的精度。

  3、即使在很大范围内调光,也不会发生闪烁现象。因为不会改变恒流源的工作条件(升压比或降压比),更不可能发生过热等问题。

  虽然LED PWM(脉宽调制)调光方式有很多优点,但是需要注意以下两个问题:

  因为LED是处于快速开关状态,假如工作频率很低,人眼就会感到闪烁。为了充分利用人眼的视觉残留现象,它的工作频率一般高于200Hz,因此高频的调光信号会产生电磁干扰,对于一些对电磁干扰比较敏感的场所,就要慎重选择PWM(脉宽调制)调光方式,另外由于PWM(脉宽调制)调光方式采用快速开关方式,因此在照相及摄影时会产生“斑马效应”,及照片中有横条纹,因此一些要求有照相及转播的场合要慎重选择PWM(脉宽调制)调光方式。

  总结

  那么通过分析以上三种调光方式都各有优缺点,我们该如何避免,或是有什么好的办法来解决LED调光的方案?

  锐高照明电子近期推出了一款全新的LED调光驱动器,它既结合了Analog电流调幅调光

  和PWM(脉宽调制)调光的优势,同时也避免了上述两种技术的缺点,以下是具体的方案。

  锐高照明电子的方案是在35%-100%的亮度时,采用Analog电流调幅方式调光,在1%-35%时采用PWM(脉宽调制)方式调光。这样一来,可以有效避免在35%-100%的调光亮度时产生电磁干扰及产生“斑马效应”,另外在1%-35%的调光亮度时产生频闪现象及色温漂移,因此有效的结合了Analog电流调幅调光和PWM(脉宽调制)调光的优势,同时也避免了Analog电流调幅调光和PWM(脉宽调制)调光技术的缺点。

  因此我认为虽然现阶段的LED调光应用比较混乱,并且还有着一些问题和障碍,但无可否认LED调光的应用前景是光明的。只要我们保持着严谨的态度,科学的方式及负责任的心态发展LED调光技术,去推广LED调光技术,去用好LED调光技术,那么LED调光产品带给我们的好处,带给照明行业的好处,带给人类的好处就在不远的将来。

 

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