大功率LED道路照明光源的調光方案

　　1.1.2 LED 的無(wú)級型調光模式

　　LED道路照明的無(wú)級型調光方式是一種比較理想的、在一定范圍內隨意平滑的調光方式。其主要特點(diǎn)是：參與調光的每個(gè)LED 單元的工作狀態(tài)不再是只有亮和滅兩種狀態(tài)，而是工作于其中的某一中間環(huán)節，LED 單元按照需要平滑的改變工作狀態(tài)，使得光源輸出的光通量在大范圍自由變化，可以得到良好的道路照明、調光和節能效果。

　　1.1.2.1 LED 的無(wú)級型線(xiàn)性調光

　　LED的無(wú)級型線(xiàn)性調光是基于恒壓驅動(dòng)器的條件下，通過(guò)在其輸出端串聯(lián)線(xiàn)性元件的方式來(lái)改變驅動(dòng)器輸出電流的大小值，即調節LED 單元的發(fā)光亮度。

　　構成的方式有兩種：一是串聯(lián)——可調電阻（手動(dòng)調節，見(jiàn)圖3a），二是串聯(lián)——工作于放大區域的大功率晶體管（可以利用小信號來(lái)調節）。從LED 的正向電流與光輸出的對應關(guān)系來(lái)看，在允許的范圍內，這種對應的關(guān)系幾乎是線(xiàn)性的。圖3 給出了這種LED 線(xiàn)性調光的原理a 和對應關(guān)系曲線(xiàn)b。該方案存在的主要問(wèn)題是：基于白光LED 的特性使然，調光時(shí)的色溫將發(fā)生變化，不適合對色溫要求恒定的照明光源，但是對于不太重要的道路照明可能影響不大，選用時(shí)需要慎重考慮。另外輸出端引入的線(xiàn)性元件將帶來(lái)加大總體損耗、降低效率的不良后果。

　　因此不是一種理想的道路照明調光方案。

　1.1.2.2 LED 的無(wú)級型模擬調光

　1.2.1.1 LED 的光輸出及出光效率

　　目前，主流的、照明用大功率白色LED 的工作原理都是利用藍光LED激發(fā)YAG熒光粉來(lái)獲得白光的。

　　由圖7 可知藍光LED的光輸出隨著(zhù)正向電流的增加呈近似的線(xiàn)性增加，這說(shuō)明電流大小與光輸出多少成正比，而其光效＝ / （lm/W） 則隨著(zhù)正向電流的增加而近似線(xiàn)性下降，原因是其中相當多的能量被晶格吸收轉變?yōu)闊崃肯牡?，沒(méi)有發(fā)揮應有的作用。

　　由此可見(jiàn)，由于道路照明的LED 在調光運行模式下，電流的減小將帶來(lái)光輸出的減小和出光效率的增大，對LED 道路照明的運行有利。再進(jìn)一步推斷：對于上述通過(guò)改變LED正向電流來(lái)進(jìn)行調光運作的道路照明模式，照明光源中LED 的運行也將處于較為有利的工作條件下，對于采用PWM 模式來(lái)進(jìn)行調光的LED 由于間斷的運行模式也對改善LED 的運行條件有利。

　　1.2.1.2 LED 的色溫變化

　　在調光運行的模式下，由于白光LED 正向電流發(fā)生了變化，因此依據不同的調光方式其色溫變化情況也不盡相同。

　　在圖8 中，LED 的光輸出所對應色坐標x 和y 的值隨著(zhù)LED 正向電流的變化而有規律地變化。調光時(shí)LED 的電流減小，此時(shí)x 值增大，y 值減小，從而導致人們不希望的色溫變化的出現。對于采用PWM 調光模式運行的情況，由于LED 工作時(shí)的瞬時(shí)電流不變，因而可以較好地解決色溫的偏移問(wèn)題，但是發(fā)光的效率有所降低。歸納起來(lái)就是，白光LED 在道路照明應用時(shí)，采用何種調光模式，需要基于道路照明的要求并根據人們對調光時(shí)白光LED電流減小導致色溫變化（紅移）的適用性（主要是辨識障礙物的能力）及容忍性的大小等來(lái)進(jìn)行選擇。

　　1.2.1.3 LED 芯片的溫升和壽命

　　LED芯片的工作溫升與其使用壽命有著(zhù)直接的關(guān)系。相對而言，溫升越低，其使用的壽命就越長(cháng)。例如：當LED 芯片溫度45℃時(shí)，LED 的使用壽命為1×106 h，而溫度在105℃時(shí)，其壽命銳減為2×105 h。