实现LED照明应用灯具的无闪烁调光

 技术知识     |      2021-04-10 16:45
        当今,LED照明已经成为照明行业的主流技术。这项技术日趋成熟,其中一个标志就是大量的LED照明标准和规格。严格的效率要求已经实施了一段时间,而且将来还会继续增加。但是现在,LED照明设计师的工作变得更加棘手,因为白炽灯的调光器控制和高功率因数性能的双重要求。
 
       调光是LED照明系统的一个普遍特征。对于白炽灯泡,它可以很容易做到,而且成本很低。LED照明很难调节,但对于建筑师和住宅用户来说,切换到LED照明时不希望失去调光控制的优点。
 
  功率因数是非常具有重要的因素,因为高功率因数可降低配电系统网络的损耗。降低中国电力公司使用对环境所造成严重影响的最有效管理方式是减少资源浪费,因此对于世界各地的监管研究机构都在为了进一步通过严格要求他们的功率因数规范。其中作为一个例子来说就是我国能源之星固态照明能效规范(09/12/07),它规定住宅照明技术产品的功率因数(PF)应大于0.7,商用照明设计产品的功率因数(PF)应大于0.9。
LED灯泡和灯具制造商正在响应这些要求,自然希望他们的产品尽可能多才多艺。
 

  调光控制器

       照明控制器以线路调光或二次侧调光的形式运行。使线路变暗的最简单方法是尖端的 SCR 控制器。这是最常用的照明控制方法,但不幸的是,使用SCR控制器调暗LED灯可能会导致很多问题。更先进的线路调光设备是电子前缘或后边缘调色器。二次侧电子控制调光器用于专业照明系统。
 
        SCR控制器在白炽灯中的性能无可挑剔,但它在LED灯中会产生各种负面影响,包括闪烁、不均匀的光发射、音频噪声和闪光灯。要想找出原因,首先要了解SCR调光器的工作原理。
 
        通过改变晶闸管导通各半周期的相角来实现调光控制。灯泡灯丝内的电流与调光信号的相位角密切相关,相位角从0 ° (近0 °)到180 ° 不等。可控硅的一个重要参数是维护电流(ih)。这是晶闸管在不使用门极驱动器的情况下保持在线所必须保持的最小负载。为了保持晶闸管的稳定性,电流不能为零,典型的 ih 值在8ma 到40ma 之间。在驾驶电灯泡时,保持电流不是问题。然而,由于 led 灯的高效率,当电流无法维持和灯被关闭时会出现问题。这很容易发生,如果任何振荡发生。
 
        对于晶闸管控制器,白炽灯的阻抗很低,所以不会有振荡。相反,LED驱动器阻抗高,其输入EMI滤波电路由电容和电感组成。每半个周期,晶闸管导通时,都会出现浪涌电流。最坏的情况是输入电压在90°导通角达到最大值。由于线路/滤波器阻抗,总线电压会过冲和振荡。
 
        当可控硅关断时,R1和R2对DIAC重新学习充电至击穿阈值。DIAC然后导通TRIAC,重新设计开始进入下一一个开关控制周期。结果是在同一数据输入相关线路周期内通过多次重启动可控硅。
 
        为避免与可控硅调光相关的问题,LED驱动器必须满足非常不同的LED负载,并且必须与为白炽灯设计的调光电路兼容。
 
        要使 LED 灯实现可调光,其电源必须检测 SCR 控制器的可变相角输出,并使用此信息来更改 LED 的恒定电流驱动器。电路本身产生的传导 EMI 必须处于最低水平,以便输入滤镜尽可能小。此外,驱动电路必须控制功率因子。


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        当今,LED照明已经成为照明行业的主流技术。这项技术日趋成熟,其中一个标志就是大量的LED照明标准和规格。严格的效率要求已经实施了一段时间,而且将来还会继续增加。但是现在,LED照明设计师的工作变得更加棘手,因为白炽灯的调光器控制和高功率因数性能的双重要求。
 
       调光是LED照明系统的一个普遍特征。对于白炽灯泡,它可以很容易做到,而且成本很低。LED照明很难调节,但对于建筑师和住宅用户来说,切换到LED照明时不希望失去调光控制的优点。
 
  功率因数是非常具有重要的因素,因为高功率因数可降低配电系统网络的损耗。降低中国电力公司使用对环境所造成严重影响的最有效管理方式是减少资源浪费,因此对于世界各地的监管研究机构都在为了进一步通过严格要求他们的功率因数规范。其中作为一个例子来说就是我国能源之星固态照明能效规范(09/12/07),它规定住宅照明技术产品的功率因数(PF)应大于0.7,商用照明设计产品的功率因数(PF)应大于0.9。
LED灯泡和灯具制造商正在响应这些要求,自然希望他们的产品尽可能多才多艺。
 

  调光控制器

       照明控制器以线路调光或二次侧调光的形式运行。使线路变暗的最简单方法是尖端的 SCR 控制器。这是最常用的照明控制方法,但不幸的是,使用SCR控制器调暗LED灯可能会导致很多问题。更先进的线路调光设备是电子前缘或后边缘调色器。二次侧电子控制调光器用于专业照明系统。
 
        SCR控制器在白炽灯中的性能无可挑剔,但它在LED灯中会产生各种负面影响,包括闪烁、不均匀的光发射、音频噪声和闪光灯。要想找出原因,首先要了解SCR调光器的工作原理。
 
        通过改变晶闸管导通各半周期的相角来实现调光控制。灯泡灯丝内的电流与调光信号的相位角密切相关,相位角从0 ° (近0 °)到180 ° 不等。可控硅的一个重要参数是维护电流(ih)。这是晶闸管在不使用门极驱动器的情况下保持在线所必须保持的最小负载。为了保持晶闸管的稳定性,电流不能为零,典型的 ih 值在8ma 到40ma 之间。在驾驶电灯泡时,保持电流不是问题。然而,由于 led 灯的高效率,当电流无法维持和灯被关闭时会出现问题。这很容易发生,如果任何振荡发生。
 
        对于晶闸管控制器,白炽灯的阻抗很低,所以不会有振荡。相反,LED驱动器阻抗高,其输入EMI滤波电路由电容和电感组成。每半个周期,晶闸管导通时,都会出现浪涌电流。最坏的情况是输入电压在90°导通角达到最大值。由于线路/滤波器阻抗,总线电压会过冲和振荡。
 
        当可控硅关断时,R1和R2对DIAC重新学习充电至击穿阈值。DIAC然后导通TRIAC,重新设计开始进入下一一个开关控制周期。结果是在同一数据输入相关线路周期内通过多次重启动可控硅。
 
        为避免与可控硅调光相关的问题,LED驱动器必须满足非常不同的LED负载,并且必须与为白炽灯设计的调光电路兼容。
 
        要使 LED 灯实现可调光,其电源必须检测 SCR 控制器的可变相角输出,并使用此信息来更改 LED 的恒定电流驱动器。电路本身产生的传导 EMI 必须处于最低水平,以便输入滤镜尽可能小。此外,驱动电路必须控制功率因子。


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