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LED照明如何调光?(1):线性模拟调节LED电流

现在LED照明已进入千家万户,而LED照明与传统照明相比,不仅在节能、环保和寿命长方面有绝对优势,还具有一个传统照明不具备的功能——调光功能,数字调光是LED驱动技术发展的一大方向那么。我们为什么需要灯具具有调光功能呢?因为通过调光我们可以在光照中找到最佳的亮度,获得更舒适的环境,还能实现节能减排,体现了以人为本、绿色生活的健康理念。

LED调光顾名思义,就是调整LED的亮度,实现方法有两种:线性模拟调节LED电流和PWM数字调光。模拟和数字调光从节能的角度说没有可比性,从使用的效果上各有各的长处,使用者要根据使用场合和成本上考虑。在技术实现上,模拟调光在调光方案中优势明显。

本文主要介绍的是第一种方法——线性模拟调节LED电流。

调整LED的亮度,最简单的一个措施就是改变它的正向电流。因为根据LED的特性,其亮度与它的正向电流基本上成正比关系。图1中显示的是一款大功率LED芯片的输出相对光强和正向电流的关系。

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图1. LED芯片的输出相对光强和正向电流的关系

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%。所以调节电流可以调节亮度。

调节正向电流的方法

目前LED供电系统电路的拓扑结构,基本上所有的LED驱动芯片都有一个接口用来检测电流,通过检测输出的电流来间接检测电阻上的电压,通过和芯片内部的参考电压进行比较,来达到控制输出电流恒定的目的。这也是说,要调节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2)。但是考虑到系统整体的效率,这个检测电阻的值通常很小,往往只有几欧甚至零点几欧,如果采用在墙壁上安装一个几欧甚至零点几欧的电位器来调节电流就太不现实了,连接LED灯和电位器之间的引线电阻也会有零点几欧了。此外,有些芯片也提供了一个控制电压的接口,通过改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。然而这种做法因其电路连接方式的特殊性,很难大范围应用到实际照明应用系统中。

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图2 输出恒流值的调节

色谱偏移

采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。目前白光LED都是用蓝光LED激发黄色荧光粉而产生的,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,使得光谱的主波长增长。正向电流的改变也会引起色温的变化。这些问题在一般的实际照明中可能只是个小问题,但是在采用RGB的LED系统中却会引起彩色的偏移,而人眼对彩色的偏差是十分敏感的,因此也是不能允许的。

恒流源无法工作

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——恒流源无法工作。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。究竟采用哪种恒流驱动源是由电源电压和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;反之则采用降压型。而LED的正向电压是由其正向电流决定的,所以,正向电流如果变化,就会导致正向电压跟着变化。正向电流的减小会引起正向电压的减小,正向电流的增大也会引起正向电压的增大。所以如果把电流调低,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,那么之前所采用的驱动源类型可能不再适用,从而恒流源就无法工作。

LED如何调光?(2):PWM数字调光

Lucy Zang 还没写个人简介...
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