LED調(diào)光技術(shù)指南

對(duì)于LED光源來(lái)說(shuō)，調(diào)光也是比其他熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈等更容易實(shí)現(xiàn)，所以更應(yīng)該在各種類(lèi)型的LED燈具中加上調(diào)光的功能。

　　第一部分 采用直流電源LED的調(diào)光技術(shù)

　　一.用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)亮度

　　要改變LED的亮度，是很容易實(shí)現(xiàn)的。首先想到的是改變它的驅(qū)動(dòng)電流，因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是幾乎和它的驅(qū)動(dòng)電流直接成正比關(guān)系。圖1中顯示了Cree公司的XLampXP-G的輸出相對(duì)光強(qiáng)和正向電流的關(guān)系。

　　圖1. XLampXP-G的輸出相對(duì)光強(qiáng)和正向電流的關(guān)系

　　由圖中可知，假如以350mA時(shí)的光輸出作為100%，那么200mA時(shí)的光輸出就大約是60%，100mA時(shí)大約是25%。所以調(diào)電流可以很容易實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。

　　1.1 調(diào)節(jié)正向電流的方法

　　調(diào)節(jié)LED的電流最簡(jiǎn)單的方法就是改變和LED負(fù)載串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻(圖2a)，幾乎所有DC-DC恒流芯片都有一個(gè)檢測(cè)電流的接口，是檢測(cè)到的電壓和芯片內(nèi)部的參考電壓比較，來(lái)控制電流的恒定。但是這個(gè)檢測(cè)電阻的值通常很小，只有零點(diǎn)幾歐，如果要在墻上裝一個(gè)零點(diǎn)幾歐的電位器來(lái)調(diào)節(jié)電流是不大可能的，因?yàn)橐€電阻也會(huì)有零點(diǎn)幾歐了。所以有些芯片提供一個(gè)控制電壓接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恒流值。例如凌特公司的LT3478(圖2b)只要改變R1和R2的比值，也可以改變其輸出的恒流值。

　　(a) (b)

　　圖2. 輸出恒流值的調(diào)節(jié)

　　1.2 調(diào)正向電流會(huì)使色譜偏移

　　然而用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)亮度會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，那就是在調(diào)亮度的同時(shí)也會(huì)改變它的光譜和色溫。因?yàn)槟壳鞍坠釲ED都是用蘭光LED激發(fā)黃色熒光粉而產(chǎn)生，當(dāng)正向電流減小時(shí)，藍(lán)光LED亮度增加而黃色熒光粉的厚度并沒(méi)有按比例減薄，從而使其光譜的主波長(zhǎng)增長(zhǎng)，具體實(shí)例如圖3所示。

　　圖3.. 主波長(zhǎng)和正向電流的關(guān)系

　　當(dāng)正向電流為350mA時(shí)，主波長(zhǎng)為545.8nm;當(dāng)正向電流減小為200mA時(shí)，主波長(zhǎng)為548.6nm;當(dāng)正向電流減小為100mA時(shí)，主波長(zhǎng)為550.2nm。

　　正向電流的改變也會(huì)引起色溫的變化(圖4)。

　　圖4. 白光LED的色溫和正向電流的關(guān)系

　　由圖4可知，當(dāng)正向電流為350mA時(shí)，色溫為5734K，而正向電流增加到350mA時(shí)，色溫就偏移到5636K。電流再進(jìn)一步減小時(shí)，色溫會(huì)向暖色變化。

　　當(dāng)然這些問(wèn)題在一般的實(shí)際照明中可能不算是一個(gè)大問(wèn)題。然而在采用RGB的LED系統(tǒng)中，就會(huì)引起彩色的偏移，而人眼對(duì)彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允許的。

　　1.3 調(diào)電流會(huì)產(chǎn)生使恒流源無(wú)法工作的嚴(yán)重問(wèn)題

　　然而在具體實(shí)現(xiàn)中，用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)光可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更為嚴(yán)重的問(wèn)題。

　　我們知道LED通常是用DC-DC的恒流驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而這類(lèi)恒流驅(qū)動(dòng)源通常分為升壓型或降壓型兩種(當(dāng)然還有升降壓型，但由于效率低、價(jià)錢(qián)貴而不常用)。究竟采用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負(fù)載電壓之間的關(guān)系決定的。假如電源電壓低于負(fù)載電壓就采用升壓型;假如電源電壓高于負(fù)載電壓就采用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性(圖5)可知，正向電流的變化會(huì)引起正向電壓的相應(yīng)變化，確切地說(shuō)，正向電流的減小也會(huì)引起正向電壓的減小。所以在把電流調(diào)低的時(shí)候，LED的正向電壓也就跟著降低。這就會(huì)改變電源電壓和負(fù)載電壓之間的關(guān)系。

　　圖5. LED的伏安特性