LED调光器调光技术

现今的LED产业中，我最看好的暂时是LED调光技术还有LED驱动电源。LED驱动电源主要面向方面在LED路灯电源。而这次我们主要来说说LED调光技术。LED调光技术主要有以下几种：

1：可控硅调光 这种发展于白炽灯的调光技术，因白炽灯为纯阻性负载，利用可控硅的斩波技术，能顺利实现调光，但是对LED并不实用，从兼容可控硅的调光电源，通常效率都很低，80%都很难达到，这有违LED节能的初衷，其次，很难做到高功率因素，再次，只能工作在单一的输入电压下，这种调光技术必将因白炽灯的消亡而消亡，但因市场普及率高，还将存在一段时间。

2：线性调光 利用恒流芯片的专用调光脚，调整LED的电流，达到调光的目的，此种技术效果不错，但是接线复杂，不利于日光灯路灯等照明，台灯很多采用此方法。

3：PWM调光 该方法与线性调光类似，与线性调光一起占据了调光台灯的大部分江山。这个PWM调光用户和客户也很受乐。

4：遥控调光 分红外遥控与无线遥控两种，实现起来比较复杂，但可以达到改变色温，颜色等其它调光方式无法达到的效果，主要用于面板灯调光，也有部份球泡灯采用些种调光方式。

5：分段调光 此种调光方式利用在规定时间内开关墙壁上的开关来达到调光的目的，该方法的优点是无需额外的调光元件，按现有的安装方式，每盏灯均可实现调光，另个，由于该调光完全由电源开关芯片内部控制，全电压范围内，不管工作在何种亮度下，均可实现高效率与高功率因素，缺点是只能按预先设定的亮度循环调节，不能实现无级调光，还有就是，此类IC种类很少，并且电流调整率方面不尽如人意，不过我想随着技术的成熟，IC厂家一定会更家完善的，个人觉得，此种调光技术，将成为以后调光技术的主流。

用于替换标准白炽灯的LED灯通常包含一个LED阵列，确保提供均匀的光照。这些LED以串联方式连接在一起。每个LED的亮度由其电流决定，LED的正向电压降约为3.4 V，通常介于2.8 V到4.2 V之间。LED灯串应当由恒流电源提供驱动，必须对电流进行严格控制，以确保相邻LED灯之间具有高匹配度。

LED灯要想实现可调光，其电源必须能够分析可控硅控制器的可变相位角输出，以便对流向LED的恒流进行单向调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难，往往会导致性能不佳。问题可以表现为启动速度慢，闪烁、光照不均匀，或在调整光亮度时出现闪烁。此外，还存在元件间不一致以及LED灯发出不需要的音频噪声等问题。这些负面情况通常是由误触发或过早关断可控硅以及LED电流控制不当等因素共同造成的。误触发的根本原因是在可控硅导通时出现了电流振荡。

可控硅导通时，AC市电电压几乎同时施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振荡。如果调光器电流在振荡期间低于可控硅电流，可控硅将停止导电。可控硅触发电路充电，然后重新导通调光器。这种不规则的多次可控硅重启动，可使LED灯产生不需要的音频噪声和闪烁。设计更为简单的 EMI滤波器有助于降低此类不必要的振荡。要想实现成功调光，输入EMI滤波器电感和电容还必须尽可能地小。

振荡的最差条件表现为90 度相位角(这时，输入电压达到正弦波峰值，突然施加到LED灯的输入端)，并且为高输入电压(这时，调光器的正向电流达到最低水平)。当需要深度调光(比如相位角接近180度)且为低输入电压时，则会发生过早关断。要可靠地调低光度，可控硅必须单调导通，并停留在AC电压几乎降至零伏的点上。对于可控硅来说，维持导通所需的维持电流通常介于8 mA到40 mA之间。白炽灯比较容易维持这种电流大小，但对于功耗仅为等效白炽灯10%的LED灯来说，该电流可降低到可控硅维持电流以下，导致可控硅过早关断。这样就会造成闪烁和/或限制可调光范围。

在设计LED照明电源时还有许多其他问题构成挑战。能源之星固态照明规范要求商业和工业应用的最小功率因数必须达到0.9，照明产品必须满足效率、输出电流容差和EMI的严格要求，并且电源还必须在LED负载发生短路或开路的情况下作出安全响应。

分段式开关调光

利用墙上的普通电灯开关就能实现4段调光，第一次开为全亮，第二次开为60%亮度，第三次开为40%亮度，第四次开为20%亮度。这种系统的优点是可以利用普通的墙上开关实现调光。而且其功率因素高达0.92以上。没有产生干扰信号之虑。缺点是无法连续调光。还有操作麻烦一些。

遥控式调光

采用红外遥控器对LED实现调光。这当然是最理想的解决方案。可以实现开关灯，和用PWM连续调光。缺点是成本高，没有统一规格，只能用于高档住宅。

其实我们应当回过来想一想我们要调光的主要目的应当是什么。前面所有提到的调光目的都是为了满足居家的人们在不同场合下需要不同的光强。例如看电视的时候可能要暗一些，看书的时候可能要亮一些。这些大多是在住宅里。很少有办公室、商场、工厂、学校安装调光灯的。而且这些地方绝大多数安装的是荧光灯、节能灯，也不可能进行调光或者很难实现连续调光。

划时代的为节能而调光

自从人类意识到一定要千方百计节能减排，才能解决大气变暖的迫切问题后，如何减少照明用电就作为一个重要的问题提到日程上来。因为照明用电占总能耗的20%.幸好出现了高效节能的LED，LED本身比白炽灯节能5倍以上，比荧光灯、节能灯也要节能一倍左右，还不像荧光灯、节能灯那样含汞。如果还能够利用调光来节能，那么也是非常重要的节能手段。但过去所有光源都很不容易实现调光，而容易调光正是LED的一个很大的优点。因为在很多场合其实不需要开灯或者至少不需要那么亮，可是灯却开得很亮，例如半夜到黎明时段的路灯;地铁车厢从地下开到郊区地面时车厢里的照明灯;更常见的是在阳光明媚时靠近窗口的办公室、学校、工厂等的荧光灯都还开在那里。这些地方每天不知道要浪费多少电能。过去因为高压钠灯、荧光灯、吸顶灯、节能灯根本无法调光，也只能算了。改用LED以后，可以自如调光了，这些电能完全可以节省下来。所以对于灯具调光来说，家庭壁上调光不是主要的应用场合，市场也很小。反而是路灯、办公室、商场、学校、工厂的按需调光才是更重要的场合，不但市场巨大，而且节能可观。这些场合需要的不是手动调光而是自动调光、智能调光。

路灯的调光

一般来说，路灯到半夜以后就没有什么用处了，所以通常的做法是12点以后关灯或者开一半亮度。但是最合理的做法是根据交通流量来控制路灯的亮度，甚至是完全自适应地控制亮度。

而为了实现这种智能调光，实际上也是十分简单的。只要把这个地区的交通流量统计值的曲线输入到一个单片机，根据这个曲线给出PWM的调光信号到恒流驱动源就可以实现。

光敏自动调光LED灯

为了减小在强日光下不必要的照明，可以采用光敏自动调光LED日光灯(或任何其他LED灯具)。

光敏元件的作用是感受周围的日光，如果日光越强那么就输出一个PWM信号到所有靠近日光的LED灯具(例如LED日光灯)，把它们的亮度调暗。一个调光信号发生器可以调节很多LED灯具，只要这些灯具的恒流驱动源带有PWM调光控制接口。这种调光系统本身的效率高达92%以上。而且不存在任何和墙上可控硅调光线路的兼容性问题。这种全自动的自适应节能调光是任何荧光灯、节能灯、高压钠灯等气体放电管根本无法实现的，而却是LED灯具最擅长的。

LED调光器的原理有三种

1. 波宽控制调光（Pulse Width Modulation，简称PWM） 将电源方波数位化，并控制方波的占空比，从而达到控制电流的目的。

2. 恒流电源调控 用模拟线性技术可以轻易调整电流的大小。

3. 分组调控 将多颗LED分组，用简单的分组器调控。

上述1.2.两种方法是可以用可调电阻旋钮做无段控制。由于PWM模块技术化的成熟，成本降低。很难从价格方面判定是使用何种方式的控流。然而可调电阻本身并不是一个很可靠的元器件。往往因为灰尘的进入或者制造流程的不严紧，在操作可调电阻时会有瞬间跳空的故障，那么光源就会闪动。这种闪动在用PWM方式情况比较不明显，在用线性技术调控电流的情况较明显。

不论何种方式调控电流，都是可以改成触动式按键开关（Tact Switch）或独立分组开关（例如分组器、遥控器）来控制灯光。这样的质量比较可靠，使用寿命要长很多。实在有必要用可调电阻做细腻的灯光调控，建议用高质量的可调电阻（通常要几元到10几元）。

无论LED是经由降压、升压、降压/升压或线性稳压器驱动，连接每一个驱动电路最常见的线程就是须要控制光的输出。现今仅有很少数的应用只需要开和关的简单功能，绝大多数都需要从0～100%去微调光度。针对光度控制方面，主要的两种解决方案为线性调节LED的电流(模拟调光)或在肉眼无法察觉的高频下，让驱动电流从0到目标电流值之间来回切换(数字调光)。利用脉冲宽度调变(PWM)来设定循环和工作周期可能是实现数字调光的最简单的方法，原因是相同的技术可以用来控制大部分的开关转换器。

LED调光器的原理有三种：

1. 波宽控制调光（Pulse Width Modulation，简称PWM） 将电源方波数位化，并控制方波的占空比，从而达到控制电流的目的。

2. 恒流电源调控 用模拟线性技术可以轻易调整电流的大小。

3. 分组调控 将多颗LED分组，用简单的分组器调控。