利用數字電源技術(shù)設計LED燈具的解決方案

調光技術(shù)

動(dòng)態(tài)的調光器阻抗配合 傳統的調光器主要用于驅動(dòng)純電阻負載，包括前沿切相調光器，后沿切相調光器和智能調光器等等。由于負載是白熾燈，傳統的調光器功率都在200W- 600W。LED 驅動(dòng)電源的特性正好相反——小功率，容性負載。為了能夠兼容這些調光器，LED驅動(dòng)電源必須提供阻性或者是類(lèi)阻性的負載才能使調光器穩定工作。利用功率電阻直接提供阻性負載是一種傳統的解決方案。這種方式的調光效果好，但是其主要問(wèn)題是效率低。這與LED燈高效率的優(yōu)勢背道而馳。另外一種常見(jiàn)的方案是利用功率因數整流技術(shù)，使輸入電流跟隨輸入電壓變化，因而提供類(lèi)阻性負載。這種方案往往適用于高功率LED驅動(dòng)應用上。對于普及的小功率家用和商用LED驅動(dòng)，其問(wèn)題是輸入阻抗往往過(guò)高，特別是調光器和驅動(dòng)部分EMI 抑制元件的相互作用往往使得其無(wú)法保證有足夠大的輸入電流去維持可控硅的穩定工作。如果調光信號處理不好就會(huì )造成LED 閃爍。

數字控制技術(shù)可以靈活地結合功率因數整流技術(shù)和動(dòng)態(tài)阻抗匹配方法。當控制器檢測到調光器存在的情況下，根據調光器輸出的相位角，控制器提供匹配的阻抗來(lái)維持可控硅的導通。在控制相位角判斷完成以后，控制器可以利用高阻抗來(lái)關(guān)斷可控硅，同時(shí)通過(guò)功率因數整流技術(shù)來(lái)維持輸入的波形。圖4 所示后切和前切調光器波形。OUTPUT(TR)是Boost 驅動(dòng)控制。例如當檢測到后切波形時(shí)，Boost 驅動(dòng)完全打開(kāi)，快速地泄放輸入端電荷；相反，當前切調關(guān)器可控硅關(guān)斷后，Boost 驅動(dòng)則緩慢地泄放輸入端電荷。在這兩種情況下，輸入的相位都可以得到完整地恢復。目前市場(chǎng)上很多控制器都要求可控硅導通一個(gè)完整的交流周期，對提高調光的效率非常不利。利用數字技術(shù)可以大大降低調光的損耗，符合綠色照明的宗旨。

完美的用戶(hù)調光體驗 用戶(hù)已經(jīng)習慣于白熾燈的調光，因此往往期待LED的調光性能接近甚至超過(guò)以往的體驗。因此調光性能對于廣大用戶(hù)接受LED燈非常重要。調光性能的好壞完全取決于驅動(dòng)電源的控制。目前市場(chǎng)上的一些可調光的LED燈在很多方面無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。比如說(shuō)，如果多個(gè)LED燈連接在同一個(gè)調關(guān)器上，各個(gè)燈的亮度會(huì )有明顯的差別，這是調光的一致性。還有，用戶(hù)調光時(shí)，希望馬上看到調光的效果，但是又不希望看到突然的亮度跳躍甚至熄滅，這是調光的動(dòng)態(tài)響應。一些LED 燈的光照度隨著(zhù)輸入電壓而變化，在一些電網(wǎng)電壓波動(dòng)比較大的地區就會(huì )影響用戶(hù)的使用。更重要的是，如果LED燈不能穩定照明而是不停的閃爍，用戶(hù)是無(wú)法接受的。

很多LED燈利用平均輸入電壓或者近似均方根輸入電壓來(lái)控制輸出電流。如果每個(gè)LED燈對輸入電壓的檢測和判斷有差別，就會(huì )造成輸出光照的不一致。如果輸入電壓降低，檢測的平均電壓會(huì )降低，LED燈輸出光照就會(huì )減小。而利用數字技術(shù)則可以實(shí)現對輸入信號相位的的檢測。由于相位是一個(gè)時(shí)間量，輸入電壓的變化對相位的影響有限。因此，如果結合輸入電壓和相位的檢測，可以實(shí)現穩定并且一致的輸出光照。數字算法還可以檢測用戶(hù)調光的速度來(lái)預測可能的調光的位置，使得輸出電流快速的跟隨用戶(hù)的指令來(lái)變化。這樣平衡了調光的動(dòng)態(tài)響應和準確性，防止了調光過(guò)慢或者光照的過(guò)調。使得用戶(hù)調光的體驗接近傳統的白熾燈。

調光安全性 當用戶(hù)購買(mǎi)LED燈以后，生產(chǎn)廠(chǎng)商無(wú)法完全了解其使用環(huán)境。交流輸入的頻率可以是50Hz或者60Hz；調關(guān)器可以是支持的或者是不支持的；電網(wǎng)電壓會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)，也會(huì )產(chǎn)生畸變；等等。諸多因素會(huì )影響LED燈的亮度變化甚至安全性。驅動(dòng)電路的設計必須考慮這些可能發(fā)生的環(huán)境變化，具備相應的對策。當前的數字控制技術(shù)實(shí)現了：

自動(dòng)調光模式識別?？刂破骺梢宰詣?dòng)識別前切相式調光器和后切相式調關(guān)器，甚至在運行過(guò)程中允許前后切調光器的轉換。

自動(dòng)檢測不支持的調光器。如果某一種調光器是所生產(chǎn)的LED 燈不能支持的，數字技術(shù)可以根據其輸出波形，迫使LED 燈進(jìn)入保護模式，保障了用戶(hù)的使用安全。

自動(dòng)防止多次快速啟動(dòng)。由于LED 燈要求啟動(dòng)快，當LED 燈發(fā)生故障，或者輸入電壓畸變嚴重時(shí)，驅動(dòng)電源有可能反復地重啟動(dòng)，造成驅動(dòng)電路的過(guò)熱。數字控制可以很方便的判斷路障的存在，防止頻繁的重復啟動(dòng)。