LED照明調(diào)光設(shè)計(jì)方案

　　4.硅控調(diào)光器的缺點(diǎn)

　　但是硅控調(diào)光器會(huì)成為未來(lái)LED照明的主流調(diào)光方式嗎?答案是相當(dāng)不樂(lè)觀的。首先來(lái)檢討硅控調(diào)光器的工作原理與其先天的缺點(diǎn)。

　　硅控調(diào)光器主要構(gòu)成元件包括： (1)硅控管--用來(lái)截取交流電壓部分導(dǎo)通角度,以改變燈具的輸入功率 (2) RtCt timer--Rt為可調(diào)電阻,用來(lái)改變硅控管導(dǎo)通角度 (3) Diac--一種擊發(fā)硅控管的元件。注意：硅控管在擊發(fā)之后就維持導(dǎo)通狀態(tài),直到流通的電流降到 hold-up current (維勞電流) 準(zhǔn)位以下。硅控調(diào)光器原來(lái)是為純電阻性負(fù)載的白熾燈專用的,通常是無(wú)法匹配螢光燈與省電燈泡 (CFL) 。

　　硅控調(diào)光器的主要缺點(diǎn)包括：

　　(1) 功率因數(shù)會(huì)變差,導(dǎo)通角愈短,功因就愈差。調(diào)到1/4亮?xí)r,功因?qū)⒌陀?.25。

　　(2) 效率會(huì)變差,因?yàn)樵谡{(diào)暗時(shí),負(fù)載不足,會(huì)造成硅控管提早關(guān)閉,導(dǎo)致 RC timer與導(dǎo)通角錯(cuò)亂。更造成螢光燈或LED 燈操作無(wú)法穩(wěn)定,而閃爍不定的問(wèn)題。欲解決閃爍問(wèn)題,通常要加裝??流電阻 (bleeder or dummy load)。如此一來(lái),用bleeder來(lái)消耗功率以維持硅控管的正常操作,就違背了原先調(diào)光節(jié)能的立意。

　　(3) 匹配問(wèn)題,要開(kāi)發(fā)一種與市面上數(shù)十廠牌硅控調(diào)光器,都保證相容的可調(diào)光LED燈具,是相當(dāng)困難的。硅控調(diào)光器的匹配問(wèn)題,請(qǐng)參閱NXP Application Note AN10754。

　　(4) 高裝置成本,雇請(qǐng)一個(gè)電氣工人來(lái)裝置硅控調(diào)光器至少需要 $30至 $50。

　　(5) 有限的既有市場(chǎng),目前大部分辦公室及商店照明都以螢光燈為主;而幾乎所有的螢光燈都不能匹配硅控調(diào)光器。不管是在歐美,日本,或新興國(guó)家,硅控調(diào)光器事實(shí)上都不普及。據(jù)統(tǒng)計(jì),全美國(guó)包括家庭、商店、工廠與辦公室,全部加起來(lái)約有七十億燈管和燈泡。平均每個(gè)人備有28顆燈泡。但是裝有調(diào)光器者,不到 1%。

　　照明大廠對(duì)硅控調(diào)光器前景不看好的幾個(gè)實(shí)例就是上述Philips、Sharp推出的遙控調(diào)光器。但是不管硅控調(diào)光器或是遙控調(diào)光器,整個(gè)照明產(chǎn)業(yè),顯然沒(méi)有共識(shí)?；蛘呤钦f(shuō),當(dāng)消費(fèi)者不能接受昂貴的調(diào)光方案,而品牌廠商只有興趣生產(chǎn)高利潤(rùn)的遙控調(diào)光器時(shí),調(diào)光節(jié)能環(huán)保的美意就無(wú)疾而終了。

　　所以就如前述,我們現(xiàn)在處于3G、4G世代的電子業(yè)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)光功能卻束手無(wú)策,實(shí)在很諷刺。事實(shí)上,無(wú)法提供調(diào)光功能,是照明業(yè)者長(zhǎng)久以來(lái)的一個(gè)窘境。LED照明業(yè)者,必須果斷地突破這個(gè)僵局。更佳者,若能開(kāi)創(chuàng)出一種接近零成本,不需要改變接線,不需要遙控調(diào)光器,又能維持高效率與高功因,又能立即被普遍采用的調(diào)光方式,就能讓LED照明更可以和省電燈泡競(jìng)爭(zhēng)。調(diào)光功能的突破,對(duì)整個(gè)LED照明產(chǎn)業(yè),是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵。

　　5.四段調(diào)光

　　在照明這種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),「最可行的標(biāo)準(zhǔn),就是原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。最容易的方案,就是不需改變現(xiàn)狀」。

　　LED 照明產(chǎn)業(yè)是一種漸進(jìn)演變,不能改變現(xiàn)有照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè) (infra-structure)。不管是燈具造型 (PAR38, PAR30, A19, MR16, T8, T12),燈具接頭 (E27, E26, E17, G13 for T8, T12),都很難再改變。到目前為止,比較成功的LED照明的產(chǎn)品,都是造型和使用方式與傳統(tǒng)的燈泡和燈管很類似。日系LED照明廠在造型方面通常比較會(huì)沿用傳統(tǒng)風(fēng)格。比起造型怪異的省電燈泡,古典造型的LED燈泡自然會(huì)更受到消費(fèi)者的喜愛(ài)。

　　我們可以推測(cè),最可行的調(diào)光方式,就是不制定新標(biāo)準(zhǔn),不改變現(xiàn)況,不需要改變接線,不增加任何調(diào)光器,就能達(dá)到調(diào)光功能的一種方案。在這樣的條件之下,我們直覺(jué)想到可以利用的,就只有在最基本的wall switch 上動(dòng)腦筋了。

　　四段調(diào)光 -- 在臺(tái)灣大部分家庭的客廳,都裝有可切換燈泡數(shù)目的控制裝置。其原理是有一塊控制板,裝在客廳吊燈上方。當(dāng)墻壁開(kāi)關(guān)切換數(shù)次,控制板就透過(guò)幾個(gè)繼電器 (relay) 來(lái)改變點(diǎn)亮燈泡的數(shù)目。

　　但是四段調(diào)光器必須外接線路板,而且是改變點(diǎn)燈的數(shù)目。如何把四段調(diào)光做進(jìn)單一燈泡之內(nèi),的確需要?jiǎng)?chuàng)意。以往有使用MCU來(lái)偵測(cè)墻壁開(kāi)關(guān)切換次數(shù),并改變螢光燈電子安定器的輸出功率,但是線路板元件相當(dāng)多,成本也不低。

　　6.EZ Dimming

　　把調(diào)光功能內(nèi)建在一顆MSOP-10的 LED驅(qū)動(dòng)器 之內(nèi),沒(méi)有任何其他外接零件的需要。同時(shí)在各段調(diào)光準(zhǔn)位時(shí),都能維持高效率與高功因。因?yàn)镋Z Dimming結(jié)合了正弦降壓線路(sinusoidal buck),或正弦正激線路 (sinusoidal forward) 的專利驅(qū)動(dòng)技術(shù), 所以能輕易達(dá)到這種高功因、高效率、線路最小、成本最低的調(diào)光方案。

　　EZ dimming偵測(cè)wall switch切換次數(shù),來(lái)改變調(diào)光準(zhǔn)位。自全亮開(kāi)始,循序降到六分亮,四分亮,二分亮。并且在任何調(diào)光階段,都維持高于0.90的功因、高于80%的效率。切換柔和,完全沒(méi)有突波電流或噪音的現(xiàn)象。線路精簡(jiǎn),幾乎是零增加硬體成本。

　　比較其他各式現(xiàn)有的調(diào)光方案,EZ Dimming不只是賦有超越性的功能優(yōu)勢(shì),而且不需要改變接線或任何硬體設(shè)備,裝置成本最低。只要將傳統(tǒng)的燈泡、日光燈管或者省電燈泡拆卸下來(lái),再裝上一顆配有EZ Dimming的LED燈泡或燈管,立即可以將一個(gè)原先毫無(wú)調(diào)光功能的照明器具或系統(tǒng),改成一個(gè)具有調(diào)光功能、節(jié)能環(huán)保的照明系統(tǒng)。

　　圖一 GM6182 高功因、高效率、具有EZ Dimming 功能的LED 驅(qū)動(dòng)器

　　圖二 EZ Dimming 四段調(diào)光的準(zhǔn)位