LED燈泡可調光的方案解析
發布時間:2014-10-11 責任編輯:echolady
【導讀】市場上可調光的LED燈,由於調光器和電路負載不同,LED燈(deng)的(de)性(xing)能(neng)各(ge)異(yi),燈(deng)光(guang)調(tiao)光(guang)不(bu)均(jun)衡(heng)和(he)閃(shan)爍(shuo)現(xian)象(xiang)層(ceng)出(chu)不(bu)窮(qiong)。之(zhi)所(suo)以(yi)出(chu)現(xian)種(zhong)種(zhong)現(xian)象(xiang)是(shi)因(yin)為(wei)大(da)部(bu)分(fen)調(tiao)光(guang)器(qi)運(yun)用(yong)雙(shuang)向(xiang)晶(jing)閘(zha)管(guan)二(er)線(xian)前(qian)沿(yan)切(qie)向(xiang)電(dian)路(lu)。調(tiao)光(guang)器(qi)電(dian)路(lu)種(zhong)類(lei)繁(fan)雜(za),不(bu)同(tong)特(te)性(xing)的(de)器(qi)件(jian)以(yi)及(ji)不(bu)同(tong)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)和(he)濾(lv)波(bo)元(yuan)件(jian),達(da)到(dao)的(de)效(xiao)果(guo)也(ye)就(jiu)不(bu)同(tong)。調光器電路種類繁雜,不同特性的器件以及不同的控製電路和濾波元件,達到的效果也就不同。
LED燈的驅動器電路將交流輸入電源轉換為低壓直流電源,並維持一個穩定電流,驅動高亮度LED負載獲得恒定光輸出。要想通過基於雙向晶閘管的調光器來調節基本的LED驅qu動dong器qi電dian路lu,就jiu必bi須xu額e外wai添tian加jia一yi些xie元yuan器qi件jian來lai實shi現xian穩wen定ding的de調tiao光guang器qi運yun行xing,並bing根gen據ju調tiao光guang器qi相xiang位wei角jiao來lai調tiao節jie輸shu出chu電dian流liu。由you於yu調tiao光guang器qi差cha異yi較jiao大da,所suo連lian接jie的deLED調光電路性能也有所不同。由於現在還未出台明確標準來劃分帶有調光器的LED燈泡的性能,使這一問題變得更加複雜。至多會有一些燈泡製造商提供調光器列表,列明他們認為可與其產品兼容的調光器。
大部分LED燈泡使用的驅動電路都包含降壓、升降壓或反激式轉換器。在(zai)各(ge)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),都(dou)可(ke)通(tong)過(guo)修(xiu)改(gai)基(ji)本(ben)電(dian)路(lu)來(lai)實(shi)現(xian)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)調(tiao)光(guang)性(xing)能(neng),同(tong)時(shi)不(bu)會(hui)增(zeng)加(jia)器(qi)件(jian)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)複(fu)雜(za)性(xing)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)提(ti)升(sheng)可(ke)調(tiao)光(guang)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)性(xing)能(neng),進(jin)而(er)滿(man)足(zu)消(xiao)費(fei)照(zhao)明(ming)市(shi)場(chang)的(de)成(cheng)本(ben)節(jie)約(yue)要(yao)求(qiu)。
兼容性的問題在於TRIAC調光器電路如何與LED驅動器輸入電路進行交互。
圖1suoshideshuangxiangchufadianluruoxiangyaoanzhaoshejimubiaoyunxing,haixuyaoyitiaodianzuxinglujingzhizhongxingdian。ruguogaiweidianrongxingfuzai,zheyidianlujiangwufazhengchangyunxing,bingdaozhizhouqizhuanhuanshichuxianbuwendingchufadeqingkuang,jutibiaoxianweishuchudeguangbutingshanshuo。tiaoguangqiheLED驅動器中的EMI濾波器,還會由TRIAC啟動時的高dv/dt引起振鈴振蕩。單級LED驅動器示例電路(圖2)取代了圖1中代表白熾燈的電阻性負載。盡管這一電路由於在穩定運行時的高功率因數模擬了電阻性負載,但其前端也包括了EMI濾波所必需的電容器。此外,LED燈泡所消耗的功率比同等白熾燈的25%還要少。結果就是,在TRIAC觸發前,調光器在交流線路半周期中主要承受電容性負載。
圖1suoshideshuangxiangchufadianluruoxiangyaoanzhaoshejimubiaoyunxing,haixuyaoyitiaodianzuxinglujingzhizhongxingdian。ruguogaiweidianrongxingfuzai,zheyidianlujiangwufazhengchangyunxing,bingdaozhizhouqizhuanhuanshichuxianbuwendingchufadeqingkuang,jutibiaoxianweishuchudeguangbutingshanshuo。tiaoguangqiheLED驅動器中的EMI濾波器,還會由TRIAC啟動時的高dv/dt引起振鈴振蕩。單級LED驅動器示例電路(圖2)取代了圖1中代表白熾燈的電阻性負載。盡管這一電路由於在穩定運行時的高功率因數模擬了電阻性負載,但其前端也包括了EMI濾波所必需的電容器。此外,LED燈泡所消耗的功率比同等白熾燈的25%還要少。結果就是,在TRIAC觸發前,調光器在交流線路半周期中主要承受電容性負載。

圖1:典型的調光器原理圖

圖2:基本的LED驅動器電路框圖
振蕩幅度達到一定程度時,會導致電流降至“保持電流”以下,從而使TRIAC關閉,而無法在下一次線路過零之前維持TRIAC導通。這一情況通常會由於觸發電路重觸發TRIAC,導致其在單個線路半周期中多次開和關。除了給元器件造成應力並很可能破壞調光器或LED驅動器之外,這將導致出現嚴重的閃爍以及令人不悅的噪聲情況。
假設使用LED燈所適用的調光器來替代該調光器並不是理想的解決方案,那麼可以通過修改LED驅動來解決上述問題,從而實現LED驅動與標準調光器的搭配使用。

圖3:可調光LED驅動示意圖
示例電路(圖3)為單級LEDfanjishizhuanhuanqi,tongyangdejishuyekeyongyushengjiangyahuoshiyingxingjiangyazhuanhuanqi。shouxian,bixuzaishejishurulvboqishijiangshurudianrongbaochizaizuixiaozhi,zheyangyeyouzhuyushixianzuijiadegonglvyinshu。
下一步介紹的是有源衰減器及無源泄放器電路。衰減電路在TRIAC觸發時會限製衝擊電流,從而極大地抑製振鈴,以至TRIAC保持導通狀態。短暫延時後,衰減電阻被一個小的MOSFET所旁路,以防止在餘下的導通期間產生功率損耗。為將低功率驅動器成本降至最低,可忽略旁路MOSFET及其相關的驅動電路,但這會導致電阻器的散熱及相關的效率損失。
可使用無源泄放器電路代替一些調光解決方案中使用的有源泄放器。該串聯RC網wang絡luo從cong觸chu發fa點dian開kai始shi傳chuan導dao電dian流liu,時shi間jian足zu夠gou開kai關guan轉zhuan換huan器qi開kai始shi抽chou取qu電dian流liu,這zhe有you助zhu於yu確que保bao電dian流liu在zai這zhe一yi期qi間jian不bu會hui降jiang至zhi保bao持chi電dian流liu以yi下xia。以yi恒heng定ding導dao通tong時shi間jian運yun行xing的de反fan激ji式shi或huo升sheng降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi作zuo為wei接jie至zhi直zhi流liu總zong線xian的de主zhu要yao電dian阻zu性xing負fu載zai,可ke在zai下xia次ci線xian路lu過guo零ling前qian保bao持chi調tiao光guang器qiTRIAC的導通狀態。轉換器需要抽取足夠多的電流,以保持在TRIAC保持電流之上。單級PFC反激式或升降壓轉換器通常可以實現這一目標。
此處所述電路采用了IRS2983控製器IC,其運行在電壓模式下。COMP輸入端上的直流電壓電平決定了開關周期的導通時間。因為控製器IC常與初級側調節一起使用以保持恒定的輸出功率,所以必須在這一輸入端上增加齊納二極管來鉗位COMP電壓。這就對最大導通時間設置了限製,以致在調光期間,當直流總線電壓下降時,導通時間就無法增加來進行補償。
jieguojiushi,suizhetiaoguangqishezhidejiangdijizhiliuzongxiandianyadexiajiang,shuchudianliuyehuijiangdi。zheyangjiukeyizaiwuxucaiyonggengfuzadedianlulaijiancetiaoguangqixiangweijiaohuotiaojieshuchudeqingkuangxia,tongguotiaojietiaoguangqikongzhijiangdengguangliangdutiaojiezhidiyu20%。同時,必須在調光關閉期間釋放控製器VCC電源,以確保IC僅在所需時段運行。為此使用了一個高壓二極管連接VCC與直流總線。
有源衰減器及無源泄放器電路也可與降壓轉換器一起使用,但結果取決於LED電壓。由於在線路電壓低於輸出電壓時轉換器無法抽取電流,相位調光運行範圍將受到限製。出於這一原因,LED電壓最好保持較低,但也不能太低,否則電路將變得無效,需要使用過大的電感器。對於保持合理調節範圍的120VAC係統,LED電壓最好是20V~40V。CCM降壓LED控製器IC(如IRS2980)可在不平滑的總線電壓始終高於LED總輸出電壓的同時,維持LED燈的平均電流調節。
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