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技能共享:怎么规划可调光LED灯

多年来,制造商不断向市场推出LED灯,其最终目标是要用来取代白炽灯和紧凑型荧光灯(CFL)。这些灯泡设计的演变经历了从非常简单的不可调光方案,到高级但昂贵的可调光方案,再到性价比更高的可调光方案。许多

  多年来,制造商不断向商场推出LED灯,其终究方针是要用来替代白炽灯和紧凑型荧光灯(CFL)。这些灯泡规划的演化阅历了从非常简略的不行调光计划,到高档但贵重的可调光计划,再到性价比更高的可调光计划。

  许多LED灯都声称可调光,但实际上,许多LED灯的功能并不非常抱负,且因为所运用的调光器和电路负载不同而功能各异。有时,将LED灯安装在设有调光器的室内后,LED灯展呈现闪耀且无法均衡调整光亮度的状况。

  这些缺点是因为现阶段美国运用的大部分调光器都是依据双向晶闸管(TRIAC)二线前沿切相电路的,这些电路开发于20世纪60年代,适用于电阻式白炽灯。TRIAC是一种双向半导体电源开关,由可变守时电路生成的脉冲触发,并在传导电流高于坚持电流时坚持导通。调光器电路的品种有许多,运用了不同特性的器材以及不同的操控电路和滤波元件。

  LED灯的驱动器电路将沟通输入电源转化为低压直流电源,并坚持一个安稳电流,驱动高亮度LED负载取得安稳光输出。要想经过依据双向晶闸管的调光器来调理根本的LED驱动器电路,就有必要额定添加一些元器材来完成安稳的调光器运转,并依据调光器相位角来调理输出电流。

  因为调光器差异较大,所衔接的LED调光电路功能也有所不同。因为现在还未出台清晰规范来区分带有调光器的LED灯泡的功能,使这一问题变得愈加杂乱。至多会有一些灯泡制造商供给调光器列表,列明他们以为可与其产品兼容的调光器。

  在美国能源部(DoE)的支持下,美国电气制造商协会(NEMA)正着手拟定适用于由切相调光器驱动的LED灯的调光规范,包含决议是否到达可接受功能的测验程序及方针。期望这一规范终究能够协助整理掉商场上那些声明可调光,但功能远未到达终端用户所等待的柔软、安稳如白炽调光预期的产品。

  大部分LED灯泡运用的驱动电路都包含降压、升降压或反激式转化器。在各种状况下,都可经过修正根本电路来完成可接受的调光功能,一同不会添加器材的本钱和杂乱性。这样就能够提高可调光驱动器的功能,然后满意消费照明商场的本钱节省要求。

  兼容性的问题在于TRIAC调光器电路怎么与LED驱动器输入电路进行交互。

  单级LED驱动器示例电路(图2)替代了图1中代表白炽灯的电阻性负载。虽然这一电路因为在安稳运转时的高功率因数模拟了电阻性负载,但其前端也包含了EMI滤波所必需的电容器。此外,LED灯泡所耗费的功率比平等白炽灯的25%还要少。成果便是,在TRIAC触发前,调光器在沟通线路半周期中首要接受电容性负载。

  图1:典型的调光器原理图

  图2:根本的LED驱动器电路框图

  图1所示的双向触发电路若想要按照规划方针运转,还需求一条电阻性途径至中性点。假如改为电容性负载,这一电路将无法正常运转,并导致周期转化时呈现不安稳触发的状况,具体表现为输出的光不断闪耀。调光器和LED驱动器中的EMI滤波器,还会由TRIAC启动时的高dv/dt引起振铃振动。

  振动起伏到达必定程度时,会导致电流降至“坚持电流”以下,然后使TRIAC封闭,而无法鄙人一次线路过零之前坚持TRIAC导通。这一状况一般会因为触发电路重触发TRIAC,导致其在单个线路半周期中屡次开和关。除了给元器材形成应力并很可能损坏调光器或LED驱动器之外,这将导致呈现严峻的闪耀以及令人不悦的噪声状况。

  假定运用LED灯所适用的调光器来替代该调光器并不是抱负的处理计划,那么能够经过修正LED驱动来处理上述问题,然后完成LED驱动与规范调光器的调配运用。

  图3:可调光LED驱动示意图

  示例电路(图3)为单级LED反激式转化器,相同的技能也可用于升降压或适应性降压转化器。首要,有必要在规划输入滤波器时将输入%&&&&&%坚持在最小值,这样也有助于完成最佳的功率因数。  下一步介绍的是有源衰减器及无源泄放器电路。衰减电路在TRIAC触发时会约束冲击电流,然后极大地按捺振铃,致使TRIAC坚持导通状况。时刻短延时后,衰减电阻被一个小的MOSFET所旁路,以避免在余下的导通期间发生功率损耗。为将低功率驱动器本钱降至最低,可疏忽旁路MOSFET及其相关的驱动电路,但这会导致电阻器的散热及相关的功率丢失。

  可运用无源泄放器电路替代一些调光处理计划中运用的有源泄放器。该串联RC网络从触发点开端传导电流,时刻满足开关转化器开端抽取电流,这有助于保证电流在这一期间不会降至坚持电流以下。以安稳导通时刻运转的反激式或升降压转化器作为接至直流总线的首要电阻性负载,可鄙人次线路过零前坚持调光器TRIAC的导通状况。转化器需求抽取满足多的电流,以坚持在TRIAC坚持电流之上。单级PFC反激式或升降压转化器一般能够完成这一方针。

  此处所述电路选用了IRS2983操控器IC,其运转在电压形式下。COMP输入端上的直流电压电平决议了开关周期的导通时刻。因为操控器IC常与初级侧调理一同运用以坚持安稳的输出功率,所以有必要在这一输入端上添加齐纳二极管来钳位COMP电压。这就对最大导通时刻设置了约束,致使在调光期间,当直流总线电压下降时,导通时刻就无法添加来进行补偿。

  成果便是,跟着调光器设置的下降及直流总线电压的下降,输出电流也会下降。这样就能够在无需选用更杂乱的电路来检测调光器相位角或调理输出的状况下,经过调理调光器操控将灯火亮度调理至低于20%。一同,有必要在调光封闭期间开释操控器VCC电源,以保证IC仅在所需时段运转。为此运用了一个高压二极管衔接VCC与直流总线。

  有源衰减器及无源泄放器电路也可与降压转化器一同运用,但成果取决于LED电压。因为在线路电压低于输出电压时转化器无法抽取电流,相位调光运转规模将受到约束。出于这一原因,LED电压最好坚持较低,但也不能太低,不然电路将变得无效,需求运用过大的电感器。关于坚持合理调理规模的120VAC体系,LED电压最好是20V~40V。CCM降压LED操控器%&&&&&%(如IRS2980)可在不滑润的总线电压一直高于LED总输出电压的一同,坚持LED灯的均匀电流调理。

  本文介绍的这些简略技巧在与所述的LED转化器一同运用时,可使大多数依据TRIAC的调光器完成无闪耀的滑润调光作用。

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