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作者:茅于海 发布时间:2011-04-11 来源: 繁体版
作为一种光源,调光是很重要的。不仅是为了在家居中得到一个更舒适的环境,在今天来说,减少不必要的电光线,以进一步实现节能减排的目的是更加重要的一件事。而且对于LED 光源来说,调光也是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等

作为一种光源,调光是很重要的。不仅是为了在家居中得到一个更舒适的环境,在今天来说,减少不必要的电光线,以进一步实现节能减排的目的是更加重要的一件事。而且对于LED 光源来说,调光也是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现,所以更应该在各种类型的LED 灯具中加上调光的功能。jQy自动化在线网
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第一部分 采用直流电源LED 的调光技术jQy自动化在线网
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一.用调正向电流的方法来调亮度jQy自动化在线网
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要改变LED 的亮度,是很容易实现的。首先想到的是改变它的驱动电流,因为LED 的亮度是几乎和它的驱动电流直接成正比关系。图1 中显示了Cree 公司的XLampXP-G 的输出相对光强和正向电流的关系。jQy自动化在线网
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图1. XLampXP-G 的输出相对光强和正向电流的关系jQy自动化在线网
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由图中可知,假如以350mA 时的光输出作为100%,那么200mA 时的光输出就大约是60%,100mA 时大约是25%。所以调电流可以很容易实现亮度的调节。jQy自动化在线网
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1.1 调节正向电流的方法jQy自动化在线网
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调节LED 的电流最简单的方法就是改变和LED 负载串联的电流检测电阻(图2a),几乎所有DC-DC 恒流芯片都有一个检测电流的接口,是检测到的电压和芯片内部的参考电压比较,来控制电流的恒定。但是这个检测电阻的值通常很小,只有零点几欧,如果要在墙上装一个零点几欧的电位器来调节电流是不大可能的,因为引线电阻也会有零点几欧了。所以有些芯片提供一个控制电压接口,改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。例如凌特公司的LT3478(图2b)只要改变R1 和R2 的比值,也可以改变其输出的恒流值。jQy自动化在线网
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图2. 输出恒流值的调节jQy自动化在线网
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1.2 调正向电流会使色谱偏移jQy自动化在线网
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然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一个问题,那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。因为目前白光LED 都是用兰光LED 激发黄色荧光粉而产生,当正向电流减小时,蓝光LED 亮度增加而黄色荧光粉的厚度并没有按比例减薄,从而使其光谱的主波长增长,具体实例如图3 所示。jQy自动化在线网
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图3. 主波长和正向电流的关系 jQy自动化在线网
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当正向电流为350mA 时,主波长为545.8nm;当正向电流减小为200mA 时,主波长为548.6nm;当正向电流减小为100mA时,主波长为550.2nm。正向电流的改变也会引起色温的变化(图4)。jQy自动化在线网
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图4. 白光LED的色温和正向电流的关系jQy自动化在线网
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由图4可知,当正向电流为350mA时,色温为5734K,而正向电流增加到350mA时,色温就偏移到5636K。电流再进一步减小时,色温会向暖色变化。jQy自动化在线网
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当然这些问题在一般的实际照明中可能不算是一个大问题。然而在采用RGB的LED系统中,就会引起彩色的偏移,而人眼对彩色的偏差是十分敏感的,因此也是不能允许的。jQy自动化在线网
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1.3 调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题jQy自动化在线网
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然而在具体实现中,用调正向电流的方法来调光可能会产生一个更为严重的问题。jQy自动化在线网
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我们知道LED通常是用DC-DC的恒流驱动电源来驱动的,而这类恒流驱动源通常分为升压型或降压型两种(当然还有升降压型,但由于效率低、价钱贵而不常用)。究竟采用升压型还是降压型是由电源电压和LED负载电压之间的关系决定的。假如电源电压低于负载电压就采用升压型;假如电源电压高于负载电压就采用降压型。而LED的正向电压是由其正向电流决定的。从LED的伏安特性(图5)可知,正向电流的变化会引起正向电压的相应变化,确切地说,正向电流的减小也会引起正向电压的减小。所以在把电流调低的时候,LED的正向电压也就跟着降低。这就会改变电源电压和负载电压之间的关系。jQy自动化在线网
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图5. LED 的伏安特性jQy自动化在线网
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例如,在一个输入为24V 的LED 灯具中,采用了8 颗1W 的大功率LED 串联起来。在正向电流为350mA 时,每个LED 的正向电压是3.3V。那么8 颗串联就是26.4V,比输入电压高。所以应该采用升压型恒流源。但是,为了要调光,把电流降到100mA,这时候的正向电压只有2.8V,8 颗串联为22.4V,负载电压就变成低于电源电压。这样升压型恒流源就根本无法工作,而应该采用降压型。对于一个升压型的恒流源一定要它工作于降压是不行的,最后LED 就会出现闪烁现象。实际上,只要是采用了升压型恒流源,在用调正向电流调光时,只要调到很低的亮度几乎一定会产生闪烁现象。因为那时候的LED 负载电压一定是低于电源电压。很多人因为不了解其中的问题,还总要去从调光的电路里去找问题,那是徒劳无益的。jQy自动化在线网
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采用降压型恒流源问题会少一些,因为如果本来电源电压高于负载电压,当亮度是往低调,负载电压是降低的,所以还是需要降压型恒流源。但是如果调到非常低的正向电流,LED 的负载电压也变得很低,那时候降压比非常大,也可能超出了这种降压型恒流源的正常工作范围,也会使它无法工作而产生闪烁。


LED的调光原理分析与设计实例
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