LED調光技術 ，你知道多少 ？

　　為何要進行燈具調光?曰 ：通過調光是可以在光照中得到一個更舒適的環境 ，還能實現節能減排 。LED調光怎麽實現?曰 ：LED調光目前有兩種思路三個方法 ：思路一是線性模擬調節LED電流;思路二是PWM數字調光 ，就是使用開關電路以相對於人眼識別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值 。

　　那種LED調光技術方法最好?曰 ：模擬和數字調光從節能的角度說沒有可比性，從使用的效果上各有各的長處 ，使用者要根據使用場合和成本上考慮。數字調光是LED驅動技術發展的一大方向 ，在技術實現上,模擬調光在替換方案中優勢明顯 ，而數字調光更符合人們對LED調光精度 、效率以及效果的要求 。

　　經過上麵的三問三曰 ， 為各位展開ub8今天的話題 ：遇到LED調光 ，你知道多少?

　　1 ：線性調光 ，即通過調節LED正向電流的大小調光 ，此方法是比較原始的一種。

　　改變通過LED的電流大小 ，來改變LED的亮度 ， LED輸出輸出相對光強和正向電流的關係幾乎是正向線性的 。如圖1 。在照明電路中由一個可變電阻進行調光 。應用非常簡單 ，也不會產生幹擾 ，但其分壓原理是讓電能不完全用在燈具(電器)上 ，沒有效率可言 。調暗燈光時 ，調光電阻因分壓過多而產生大量的熱能 ，造成能源的浪費和環境的劣化

　　圖1 電阻式調光

　　對於3W的大功率LED燈柱來說 ，以350mA時的光輸出作為100% ，那麽200mA時的光輸出就大約是60% ，100mA時大約是25% 。所以調電流可以很容易實現亮度的調節 。

　　這種原始的調光 ，其缺點也是比較大的 ，主要是1 ：用調正向電流的來調亮度 ，在調亮度的同時也改變光譜和色溫 。因為目前白光LED都是用蘭光LED激發黃色熒光粉而產生，當正向電流減小時 ，藍光LED亮度增加而黃色熒光粉的厚度並沒有按比例減薄 ，就會引起彩色的偏移 ，而人眼對彩色的偏差是十分敏感的 。缺點2 ， LED通常是用DC-DC的恒流驅動電源來驅動的 ，而恒流驅動源通常分為升壓型或降壓型兩種 ，正向電流的減小也會引起正向電壓的減小 。所以在把電流調低的時候 ，LED的正向電壓也就跟著降低 。這就會改變電源電壓和負載電壓之間的關係 。調電流會產生使恒流源無法工作的嚴重問題 。

　　2.模擬調光 ：即可控矽調光 ，比較傳統的模擬調光方法 。

　　常見的模擬調光有雙向可控矽調光 、後沿調光 、ON/OFF調光 、遙控調光等 。可控矽調光器在傳統的白熾燈等調光照明應用已久 ，且不用改變接線 ，裝置成本較低 ，各品牌可控矽調光器的性能和規格相差不大 ，但是其直接應用在LED驅動場合還存在著一係列問題 。

　　可控矽調光的基本原理如圖2 ：

　　圖2 改變電阻值可得到不同的導通角

　　這種調光方法比較可靠 ，是基於普通的白熾燈和鹵素燈的可控矽調光原理 。因為白熾燈和鹵素燈是一個純電阻器件 ，它不要求輸入電壓一定是正弦波 ，電流波形永遠和電壓波形一樣 ，不管電壓波形如何偏離正弦波 ，隻要改變輸入電壓的有效值 ，就可以調光 。

　　LED可控矽其調光電路原理如下圖3 ：當交流電壓加雙向可控矽TRIAC兩端時 ，由於Rt 、Ct組成的RC充電電路有一個充電時間 ，電容上的電壓是從0V開始充電的 ，且TRIAC的驅動極串聯有一個DIAC(雙向觸發二極管 ，一般是30V左右) ，因此TRIAC可靠截止 。當Ct上的電壓上升到30V時 ，DIAC觸發導通 ，TRIAC可靠導通 ，此時TRIAC兩端的電壓瞬間變為零 ，Ct通過Rt迅速放電 ，當Ct電壓跌落到30V以下時 ，DIAC截止 ，如果TRIAC通過的電流大於其維持電流則繼續導通 ，如果低於其維持電流將會截止 。電感L和電容C的作用是減小電流和電壓的變化率 ，以抑製電磁幹擾EMI問題 。

　　圖3 常見的可控矽調光器

　　可控矽LED調光的缺點是 ：①進行可控矽調光時輸入端的LC濾波器會使可控矽產生振蕩 ，這種振蕩對於白熾燈是無所謂的 ，因為白熾燈的熱慣性使得人眼根本看不出這種振蕩 ，但是對於LED的驅動電源就會產生音頻噪聲和閃爍 。②可控矽調光會破壞正弦波的波形 ，從而降低了其功率因素值(通常低於0.5) ，因此可控矽調光大大降低了LED的係統效率 。而且可控矽調光的波形加大了諧波係數 ，非正弦的波形會在線路上產生嚴重的幹擾信號(EMI)汙染電網 ，嚴重的會使電網癱瘓 。③不能實現比較寬範圍的調光控製 ，當可控矽導通角較小時 ，由於此時輸入電壓和電流均較小 ，導致維持電流不夠或者芯片供電Vcc不夠 ，電路停止工作 ，使LED產生閃爍 。

　　3.數字調光 ：即PWM( 脈寬調製)調光 ，這可是比較時髦調光方式 。

　　玩電子的人都知道 ， LED就是一個二極管 ，它可以實現快速開關 ，允許的開關速度可以高達微秒以上 ，是任何發光器件所無法比擬的 。把電源改成脈衝恒流源 ，用改變脈衝寬度的方法 ，就可以改變其亮度 ，這種方法稱為PWM(脈寬調製)調光法 。

　　為LED提供脈波電流的方法也稱作PWM ，LED本身對應流經它們的電流導通及關閉而快速地導通和關閉 。開關時間在100奈秒(ns)等級 ，相當於最大頻率10MHz 。應用通常以100Hz～100kHz的頻率工作 。頻率低於100Hz時 ，人眼會觀察到LED光閃爍 。頻率在500Hz～20kHz之間時 ，電路就有噪聲 。調光是通過在單個開關周期的某部分時間內將LED導通;在開關周期的其餘部分時間內 ，將LED關閉來實現 。這種導通關閉周期稱作工作周期(D) ，其表達方式為LED導通時間(TON)除以整個開關/導通周期時間(TS)(圖4) 。

　　圖4 LED的開關周期示意圖及工作周期

　　脈寬調製方式是用較高的頻率開關LED ，開關頻率超出人一般能夠察覺的範圍 ，給人一種LED總亮的假象 ，現在普遍采用脈寬調製方式調節LED的亮度 ，在某些應用中 ，調光比可達5 000 ：1 ，常用的LED驅動方式有降壓型(Buck) 、升壓型(Boost) 、升降壓型(Buck～Boost)等3種 。

　　至於PWM的信號的產生 ，有模擬器件可以產生 ，比如NE555就可以產生PWM波形 ，也可以是MCU控製產生 ，現在各個芯片廠商 ，都在轟轟烈烈的做很多LED驅動芯片 ，其中很多芯片都集成PWM和模擬調光兩種方式 。下麵圖5是一個集成PWM的調光驅動IC的設計電路框圖 。

　　圖5

　　利用PWM進行調光 ，其對LED燈珠的驅動電流呈方波狀 ，其脈衝寬度可變 ，經過對脈衝寬度的調製轉變為調製LED燈連續點亮的時間 ，也同時轉變了輸入功率 ，從而到達節能 、調光的目標 。頻率跟平常一樣大概在200Hz~10KHz;因為人的眼睛視覺的滯後性 ，不會感覺得到光源在調光過程中產生的閃耀現象 。此種調光方法的好處是能改善LED的散熱性能 ，

　　PWM對LED調光的缺陷是驅動電流的過衝對LED芯片的壽命肯定有一定的影響)

　　總的來說 ，線性通常可以很簡單的來實現 。但是由於LED光的特性要隨著平均驅動電流而偏移 。對於單色LED來說 ，其主波長會改變 。對白光LED來說 ，其相關顏色溫度(CCT)會改變 。用PWM調光則保證了LED發出設計者需要的顏色 。PWM調光也可以提高輸出電流精度 。模擬調光會降低輸出電流的精度 。通常來說 ，相對於模擬調光 ，PWM調光可以精度大於線性控製光輸出 。

　　從節能來說 ，線性調光肯定是不效率底下 ，而模擬調光和PWM調開篇已經提到光沒有可比性 。因為PWM是保證CCT和顏色情況下測定電流(光強) ，模擬調光則是不存在這個前提 。如果要犧牲這個前提來考慮節能的話 ，需要實測數據 。但估計在實現同等照度的情況下 ，PWM會有優勢 。

　　從調光響應時間來說 ，PWM調光由於其響應速度快 ，並且能夠更加精確地調光 。在實際使用中應用得最為廣泛 。