LED照明應用設計需考慮的各種因素

模擬、PWM和TRIAC調光方案

　　LED調光解決方案及規范一直在不斷變化，直到現在還未固定下來(lái)，所以現在市場(chǎng)上存在PWM、模擬及可控硅（TRAIC）三種調光方案。PWM和模擬方法是其中較簡(jiǎn)單的，但需要構建調光基礎架構和新的調光控制器。

　　模擬調光方案的缺點(diǎn)是，LED電流的調節范圍局限在某個(gè)最大值至該最大值的約10%之間（10:1調光范圍）。由于LED的色譜與電流有關(guān)，因此這種方法并不適合于某些應用。

　　PWM調光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺(jué)閃爍的速率（通常高于100MHz）在零電流和最大LED電流之間進(jìn)行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實(shí)現高達3000:1的調光范圍（僅受限于最小占空比）。由于LED電流要么處于最大值，要么被關(guān)斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時(shí)發(fā)生LED色偏的優(yōu)點(diǎn)，而在采用模擬調光時(shí)這種LED色偏現象是很常見(jiàn)的。

　　SangCheolHer則看好TRIAC調光方案的市場(chǎng)前景，他表示：“可控硅（TRIAC,2線(xiàn)調光）將成為非常流行的解決方案，因為這種技術(shù)可以完全使用傳統的系統而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線(xiàn)調光，以避免出現與低功率因數值相關(guān)的缺陷。”

　　TRIAC調光今天是業(yè)內非常熱的一個(gè)話(huà)題，最初，TRIAC調光器是為白熾燈而設計的，但大多數用戶(hù)希望相同的TRIAC調光器也能對替代的LED燈進(jìn)行調光。梁后權表示：“DiodesZetex目前可為客戶(hù)提供全部的調光解決方案（包括PWM、模擬和TRIAC）。例如，ZXLD1362LED驅動(dòng)器用一個(gè)ADJ引腳來(lái)實(shí)現模擬和PWM調光，這就為客戶(hù)帶來(lái)了很大的設計靈活性。”

　　不過(guò)，鄭宗前認為，市場(chǎng)上TRIAC調光器的應用方案應該只是過(guò)渡性的，長(cháng)遠來(lái)說(shuō)，應該會(huì )用PWM調光。他說(shuō)：“主要的三點(diǎn)決定性因素為：1）用PWM調光從零到最光，都不會(huì )有閃爍的現象。2）性能會(huì )更好。因為調光輸出功率采用了功率因數校正電路，這是配合全球對燈光采用功率因數有強制性的要求，雖然一般從25W開(kāi)始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強制性功率因數校正電路。如采用TRAIC調光將犧牲功率因數和增加了電路的復雜性。因此，采用PWM調光可以提供最好性能的選擇，也是未來(lái)的趨勢。3）成本會(huì )更好。用PWM調整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。”

　　AlexanderSommer也看好PWM調光方案前景，他說(shuō)：“與模擬調光方法相比，LED的PWM調光方法有以下優(yōu)點(diǎn)：1）效率更高；2）不管調光程度有多大，允許LED一直在優(yōu)化的和恒定的電流下工組；3）在整個(gè)調光范圍內LED顏色色調保持一致（顏色色調像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化）。”

　　徐瑞包也坦率地說(shuō)：“個(gè)人覺(jué)得，調制方式的選擇不應該決定于LED的功率。而應決定于終端產(chǎn)品的應用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會(huì )選用PWM的調光方式，顏色一致性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業(yè)照明，模擬調光或者TRIAC也可以選擇，不過(guò)會(huì )產(chǎn)生色偏，并且調光的級別會(huì )很低。”

　　梁后權也表示：“為了在連續調光時(shí)實(shí)現無(wú)閃爍，大多數客戶(hù)喜歡選擇PWM調光，因為它可提供更大的調光范圍和更好的線(xiàn)性度。取決于你正在使用的調光頻率，閃爍現象可以降到最小。模擬調光更容易實(shí)現，因為它只需要一個(gè)DC電壓就可以無(wú)閃爍地對LED進(jìn)行調光。但通常來(lái)說(shuō)，調光范圍要窄一些。”

　　對于由多個(gè)LED構成的大功率照明應用，確保每個(gè)LED具有均勻的亮度且不產(chǎn)生任何閃爍也成為了主要的設計障礙，但PWM方法很容易解決調光時(shí)的閃爍問(wèn)題。“若PWM調制器的占空比能保持恒定，就便應該不會(huì )存在有燈光亮度不均勻的問(wèn)題。”吳志民表示，“美國國家半導體的LED驅動(dòng)器不但能確保輸出的電流大小均勻，而且也確保畫(huà)面有極高的光暗對比度。從以這幾方面來(lái)說(shuō)，我們的LED驅動(dòng)器都比市場(chǎng)上的同級產(chǎn)品更出色優(yōu)勝。”

　　TonyArmstrong指出，總之，最終用戶(hù)所采用的調光方法在很大程度上將由LED本身的最終用途來(lái)決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中，環(huán)境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽(yáng)光充足時(shí)的無(wú)比明亮，也有無(wú)月之夜的漆黑一片，可謂千差萬(wàn)別。由于人眼對于環(huán)境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要3000:1的寬調光范圍。這將要求LED驅動(dòng)器電路采用PWM調光方法。

　　不過(guò)，他補充道：“在LED街燈中，由于這種燈常常要么處于接通狀態(tài)要么處于關(guān)斷狀態(tài)，因而只需要一個(gè)有限的調光范圍即可。在這種場(chǎng)合中，僅需采用一種簡(jiǎn)單的模擬調光法便能滿(mǎn)足要求。”

　　如前所述，小于25W的LED照明應用主要是替換標準白熾燈和鹵素燈。在這一功率范圍上，最可能的一個(gè)應用就是替代由基于TRIAC（雙向可控硅）的逐步削減入墻式調光器控制的白熾燈或節能燈。目前市場(chǎng)上有前沿和后沿削減調光器，這為整體兼容性帶來(lái)了挑戰，因為從EMI的角度來(lái)看TRIAC調光是很差的。

　　“對于要求最佳性?xún)r(jià)比的非調光應用，使用像英飛凌TDA4863G這樣的DCMPFC的單級PFC反激拓撲是一個(gè)合適的選擇。”AlexanderSommer認為，“25W及以上功率范圍LED照明應用面向更多的專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)。調光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數字照明控制（如DALI或無(wú)線(xiàn)解決方案）允許對調光水平進(jìn)行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調光和占空比感應。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調光控制器。”