LED照明應(yīng)用設(shè)計(jì)的影響因素

梁后權(quán)也指出：“為了達(dá)到高效率要求，應(yīng)當(dāng)考慮采用開(kāi)關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器，大多數(shù)這類客戶更喜歡選擇降壓LED驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)榭偟男矢咭恍?。如果從最低BOM成本角度來(lái)考慮，開(kāi)關(guān)型LED轉(zhuǎn)換器不是最便宜的。此類客戶可能會(huì)試圖采用線性恒流LED驅(qū)動(dòng)器。這可以提供最低的BOM成本，但效率可能就不會(huì)像開(kāi)關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器那樣高。如從最小PCB板面積的角度考慮，通常將選用開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生更少的熱量，甚至相關(guān)的元器件體積也將會(huì)更小。”

模擬、PWM和TRIAC調(diào)光方案

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

模擬調(diào)光方案的缺點(diǎn)是，LED電流的調(diào)節(jié)范圍局限在某個(gè)最大值至該最大值的約10%之間(10:1調(diào)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(yīng)用。

PWM調(diào)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(xiàn)高達(dá)3000:1的調(diào)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(diào)光時(shí)這種LED色偏現(xiàn)象是很常見(jiàn)的。

SangCheolHer則看好TRIAC調(diào)光方案的市場(chǎng)前景，他表示：“可控硅(TRIAC,2線調(diào)光)將成為非常流行的解決方案，因?yàn)檫@種技術(shù)可以完全使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)而不需任何改變。而且，它還能夠擴(kuò)展為3線調(diào)光，以避免出現(xiàn)與低功率因數(shù)值相關(guān)的缺陷。”

TRIAC調(diào)光今天是業(yè)內(nèi)非常熱的一個(gè)話題，最初，TRIAC調(diào)光器是為白熾燈而設(shè)計(jì)的，但大多數(shù)用戶希望相同的TRIAC調(diào)光器也能對(duì)替代的LED燈進(jìn)行調(diào)光。梁后權(quán)表示：“DiodesZetex目前可為客戶提供全部的調(diào)光解決方案(包括PWM、模擬和TRIAC)。例如，ZXLD1362LED驅(qū)動(dòng)器用一個(gè)ADJ引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬和PWM調(diào)光，這就為客戶帶來(lái)了很大的設(shè)計(jì)靈活性。”

不過(guò)，鄭宗前認(rèn)為，市場(chǎng)上TRIAC調(diào)光器的應(yīng)用方案應(yīng)該只是過(guò)渡性的，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該會(huì)用PWM調(diào)光。他說(shuō)：“主要的三點(diǎn)決定性因素為：1)用PWM調(diào)光從零到最光，都不會(huì)有閃爍的現(xiàn)象。2)性能會(huì)更好。因?yàn)檎{(diào)光輸出功率采用了功率因數(shù)校正電路，這是配合全球?qū)艄獠捎霉β室驍?shù)有強(qiáng)制性的要求，雖然一般從25W開(kāi)始有這要求，但美國(guó)要求燈光從零瓦起已需強(qiáng)制性功率因數(shù)校正電路。如采用TRAIC調(diào)光將犧牲功率因數(shù)和增加了電路的復(fù)雜性。因此，采用PWM調(diào)光可以提供最好性能的選擇，也是未來(lái)的趨勢(shì)。3)成本會(huì)更好。用PWM調(diào)整占空比，不需要太多額外的控制電路成本。”

AlexanderSommer也看好PWM調(diào)光方案前景，他說(shuō)：“與模擬調(diào)光方法相比，LED的PWM調(diào)光方法有以下優(yōu)點(diǎn)：1)效率更高;2)不管調(diào)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(diào)光范圍內(nèi)LED顏色色調(diào)保持一致(顏色色調(diào)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(diào)制方式的選擇不應(yīng)該決定于LED的功率。而應(yīng)決定于終端產(chǎn)品的應(yīng)用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會(huì)選用PWM的調(diào)光方式，顏色一致性好，亮度級(jí)別高。但是對(duì)于一般的家用照明或者商業(yè)照明，模擬調(diào)光或者TRIAC也可以選擇，不過(guò)會(huì)產(chǎn)生色偏，并且調(diào)光的級(jí)別會(huì)很低。”

梁后權(quán)也表示：“為了在連續(xù)調(diào)光時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍，大多數(shù)客戶喜歡選擇PWM調(diào)光，因?yàn)樗商峁└蟮恼{(diào)光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調(diào)光頻率，閃爍現(xiàn)象可以降到最小。模擬調(diào)光更容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)DC電壓就可以無(wú)閃爍地對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光。但通常來(lái)說(shuō)，調(diào)光范圍要窄一些。”

對(duì)于由多個(gè)LED構(gòu)成的大功率照明應(yīng)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(shè)計(jì)障礙，但PWM方法很容易解決調(diào)光時(shí)的閃爍問(wèn)題。“若PWM調(diào)制器的占空比能保持恒定，就便應(yīng)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(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的LED驅(qū)動(dòng)器不但能確保輸出的電流大小均勻，而且也確保畫面有極高的光暗對(duì)比度。從以這幾方面來(lái)說(shuō)，我們的LED驅(qū)動(dòng)器都比市場(chǎng)上的同級(jí)產(chǎn)品更出色優(yōu)勝。”

TonyArmstrong指出，總之，最終用戶所采用的調(diào)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信息娛樂(lè)系統(tǒng)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(duì)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(diào)光范圍。這將要求LED驅(qū)動(dòng)器電路采用PWM調(diào)光方法。

不過(guò)，他補(bǔ)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(diào)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(diào)光法便能滿足要求。”

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

“對(duì)于要求最佳性價(jià)比的非調(diào)光應(yīng)用，使用像英飛凌TDA4863G這樣的DCMPFC的單級(jí)PFC反激拓?fù)涫且粋€(gè)合適的選擇。”AlexanderSommer認(rèn)為，“25W及以上功率范圍LED照明應(yīng)用面向更多的專業(yè)市場(chǎng)。調(diào)光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數(shù)字照明控制(如DALI或無(wú)線解決方案)允許對(duì)調(diào)光水平進(jìn)行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調(diào)光和占空比感應(yīng)。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調(diào)光控制器。”