LED照明五種調光控制方式解析

LED的發(fā)光原理同傳統(tǒng)照明不同，是靠P-N結發(fā)光，同功率的LED光源，因其采用的芯片不同，電流電壓參數(shù)則不同，故其內部布線結構和電路分布也不同，導致了各生產廠商的光源對調光驅動的要求也不盡相同。

　　因此控制系統(tǒng)和光源電器不匹配也成了行業(yè)內的通病，同時LED的多元化也對控制系統(tǒng)也提出了更高的挑戰(zhàn)。

　　如果控制系統(tǒng)和照明設備不配套，可能會造成燈光熄滅或閃爍，并可能對LED的驅動電路和光源造成損壞。

　　市場上有五種LED照明設備控制方式：

　　1、前沿切相（FPC)，可控硅調光

　　2、后沿切相（RPC)MOS管調光

　　3、1-10VDC

　　4、DALI(數(shù)字可尋址照明接口）

　　5、DMX512（或DMX)

　　1、前沿切相控制調光

　　前沿調光就是采用可控硅電路，從交流相位0開始，輸入電壓斬波，直到可控硅導通時，才有電壓輸入。

　　其原理是調節(jié)交流電每個半波的導通角來改變正弦波形，從而改變交流電流的有效值，以此實現(xiàn)調光的目的。

　　前沿調光器具有調節(jié)精度高、效率高、體積小、重量輕、容易遠距離操縱等優(yōu)點，在市場上占主導地，多數(shù)廠家的產品都是這種類型調光器。

　　前沿相位控制調光器一般使用可控硅作為開關器件，所以又稱為可控硅調光器在LED照明燈上使用FPC調光器的優(yōu)點是：調光成本低，與現(xiàn)有線路兼容，無需重新布線。劣勢是FPC調光性能較差，通常致調光范圍縮小，且會導致最低要求負荷都超過單個或少量LED照明燈額定功率。

　　因為可控硅半控開關的屬性，只有開啟電流的功能，而不能完全關斷電流，即使調至最低依然有弱電流通過，而LED微電流發(fā)光的特性，使得用可控硅調光大量存在關斷后LED仍然有微弱發(fā)光的現(xiàn)象存在，成為目前這種免布線LED調光方式推廣的難題。

　　E-Linker易聯(lián)專業(yè)研發(fā)的前沿切相LED調光驅動很好的解決了這個問題，通過驅動電路的“C-TURNOFF”技術優(yōu)化避免“關不斷”和“頻閃壞燈”等難題。

　　匹配E-Linker易聯(lián)前切相LED調光驅動的各類燈具可以與其他可控硅調光系統(tǒng)完美匹配，為用戶節(jié)省了線材及布線工時，解決了可控硅LED調光匹配性及不可關斷的混亂格局。

　　圖：前沿切相接線原理和前沿切相轉PWM　　2、后沿切相控制調光

　　后沿切相控制調光器，采用場效應晶體管（FET)或絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)設備制成。后沿切相調光器一般使用MOSFET做為開關器件，所以也稱為MOSFET調光器，俗稱“MOS管”。

　　MOSFET是全控開關，既可以控制開，也可以控制關，故不存在可控硅調光器不能完全關斷的現(xiàn)象。

　　另MOSFET調光電路比可控硅更適合容性負載調光，但因為成本偏高和調光電路相對復雜、不容易做穩(wěn)定等特點，使得MOS管調光方式沒有發(fā)展起來，可控硅調光器仍占據了絕大部分的調光系統(tǒng)市場。

　　與前沿切相調光器相比，后沿切相調光器應用在LED照明設備上，由于沒有最低負荷要求，從而可以在單個照明設備或非常小的負荷上實現(xiàn)更好的性能，但是，由于MOS管極少應用于調光系統(tǒng)，一般只做成旋鈕式的單燈調光開關，這種小功率的后切相調光器不適用于工程領域。

　　而諸多照明廠家應用這種調光器對自己的調光驅動和燈具做調光測試。然后將自己的調光產品推向工程市場，導致工程中經常出現(xiàn)用可控硅調光系統(tǒng)調制后切相調光驅動的情況。

　　這種調光方式的不匹配導致調光閃爍，嚴重的會迅速損壞電源或調光器。

　　圖：后沿切相接線原理和后沿切相轉PWM

　　3、1-10V調光

　　1-10V調光裝置內有兩條獨立電路，一條為普通的電壓電路，用于接通或關斷至照明設備的電源，另一條是低壓電路，它提供參考電壓，告訴照明設備調光級別，0-10V調光控制器之前常用在對熒光燈的調光控制上，現(xiàn)在，因為在LED驅動模塊上加上了恒定電源，并且有專門的控制線路，故0-10V調光器同樣可以支持大量的LED照明燈。

　　但應用缺點也非常明顯，低電壓的控制信號需要額外增加一組線路，這對施工的要求大大提高。

　　圖：1-10V接線原理　　4、DALI

　　DALI標準已經定義了一個DALI網絡，包括最大的64個單元（可獨立地址），16個組及16個場景。DALI總線上的不同照明單元可以靈活分組，實現(xiàn)不同場景控制和管理。

　　在實際應用中，一個典型的DALI控制器控制多達40～50盞燈，可分成16個組，同時能夠并行處理一些動作。在一個DALI網絡中，每秒能處理30～40個控制指令。這意味著控制器對于每個照明組，每秒需要管理2個調光指令。

　　DALI并不是真正的點對點網絡，它是代替1～10V電壓接口控制鎮(zhèn)流器。相對于傳統(tǒng)的1-10V調光，DALI的優(yōu)點在于每個節(jié)點都具備唯一地址碼，并且?guī)Х答?，更遠距離調光不會像1-10V那樣出現(xiàn)信號衰減，但是工程實踐中這個距離還是不宜超過200米。

　　顯然DALI不適合LED照明控制，一個DALI網絡只能控制21盞全彩LED燈具。DALI是面向傳統(tǒng)照明控制的，注重的是系統(tǒng)的靜態(tài)控制及可靠性、穩(wěn)定性、兼容性。

　　而LED照明系統(tǒng)的規(guī)模遠遠大于DALI系統(tǒng)，主要追求燈具藝術效果表現(xiàn)力，適當?shù)募骖櫹到y(tǒng)的智能化，這就要求系統(tǒng)需要接入更大的總線網絡，具有無限擴展能力和較高的場景刷新能力。

　　因此，DALI系統(tǒng)在大型照明工程中往往作為一個子系統(tǒng)被并入其他總線系統(tǒng)。E-Linker易聯(lián)的COS系統(tǒng)即可完美兼容DALI系統(tǒng)。DALI調光的優(yōu)點不用贅述，缺點仍然是令人討厭的信號線布置和高企的價格。

　　值得一提的是目前的DALI調光驅動為了確保單片機隨時處于待命狀態(tài)，在關燈時仍然需要待機耗電。配備E-Linker易聯(lián)的調光器可以在關燈時物理斷電，避免待機時的能源損耗。

　　圖：DALI接線原理

　　5、DMX512調光

　　DMX512協(xié)議最先是由USITT（美國劇院技術協(xié)會）發(fā)展成為從控制臺用標準數(shù)字接口到控制調光器的方式。

　　DMX512超越了模擬系統(tǒng)，但不能完全代替模擬系統(tǒng)。DMX512的簡單性、可靠性（假如能夠正確安裝和使用的話）以及靈活性使其成為資金允許情況下選擇的一種協(xié)議。

　　在實際應用中，DMX512的控制方式，一般是將電源和控制器設計在一起。

　　由DMX512控制器控制8～24線，直接驅動LED燈具的RBG線，但是在建筑亮化工程中，由于直流的線路衰弱大，要求在12米左右就要安裝一個控制器，控制總線為并行方式，因此，控制器的走線非常的多，很多場合甚至無法施工。

　　DMX512的接收器需設置地址，讓它能明確接收調光指令，這在實際應用中也非常不方便。多個控制器互聯(lián)來控制復雜的照明方案，操作軟件設計的也會比較復雜。

　　因此，DMX512比較適合燈具集中在一起的場合，如舞臺燈光。

　　綜上所述，DMX控制器的主要缺點在于需要特別的接線布局和類型，并需要一定的編程，以便設置基本顏色和場景，這對后期維護的成本較大。

　　圖：DMX512接線原理