非常簡潔的LED吸頂泛光燈TRIAC調(diào)光電路

　　固態(tài)照明正迅速成為廣泛的應用領域最受歡迎的照明選擇。由于美國政府節(jié)約能源的任務，白熾燈被大舉淘汰，并越來越多地被發(fā)光二極管（LED）燈取代。究其原因，是因為 LED 燈具有更長的使用壽命（通常為 25000 小時）并且能夠輕松適應多種不同的插座和形狀要求。隨著 LED 燈的價格持續(xù)下降，且與緊湊型熒光燈（CFL）相比越來越具有競爭性，有人預測 LED 照明在住宅照明市場中的份額在 2016 年將達到將近百分之五十，2020 年將超過百分之七十。然而，從設計師的角度來看，重要的是要明白，LED 照明和調(diào)光控制帶來了與以往的技術(shù)所不同的挑戰(zhàn)。

　　三端雙向可控硅（Triacs，交流電三極管的簡稱）構(gòu)成了交流調(diào)光控制的核心。這些元件在觸發(fā)（打開）后可以在任一方向傳導電流。過去，調(diào)光器中所用的 Triacs 通常是針對白熾燈負載的特點，也是專用于白熾燈負載的。白熾燈負載在兩種穩(wěn)態(tài)條件下均具有高電流額定值，高初始涌入電流，以及在燈絲斷裂壽命終止時的高浪涌電流。

　　相比之下，LED 具有比白熾燈低得多的穩(wěn)態(tài)電流，它們在交流線路電壓每半個周期開始的幾微秒時間里能夠具有更高的初始導通電流。通常情況下，交流備用燈的電流尖峰為 6-8 安（峰值）；穩(wěn)態(tài)持續(xù)電流小于 100 毫安。

　　用于家庭照明的 LED 燈的耗電量為 7.5 瓦（A19 型燈泡，450 流明）或者更高，而一盞吊燈通常具有四到十個燈泡。然而，一條 50 個圣誕彩燈的燈串的耗電量可以低至 4.8 瓦。設計用來取代典型的燈絲照明的吸頂燈所用的 LED 泛光燈能夠產(chǎn)生 750 流明的亮度，耗電量僅為 13 瓦（BR 30）。相比之下，舊的燈絲照明通常耗電 65 瓦。

　　最新一代的 Triacs 使得用于控制 LED 光輸出的交流電路的設計變得非常簡單，因為其需要相對較少的元件：一個點火/觸發(fā)電容器，一個電位器，和一個電壓擊穿觸發(fā)器件。使用兩個逆向平行的敏感柵可控硅整流器（可控硅）作為電壓擊穿觸發(fā)器件使控制電流能夠產(chǎn)生較大范圍的光級輸出。這也允許實現(xiàn)較低的滯環(huán)控制，因為兩個可控硅形成了全面的反擊穿觸發(fā)。圖 1 為適用于吸頂燈的控制電路圖（如 BR30LED 燈）。

　　圖 1：采用兩個逆向平行的敏感極可控硅整流器的吸頂泛光燈調(diào)光器電路

　　這種電路使燈泡幾乎可以在每半個交流周期上實現(xiàn) 180 度開啟；遙控定時開啟也可以在每半個周期被延遲到較小的導通角，實現(xiàn)較低的光輸出。具有較低保持和鎖定電流特性的 Triacs，如力特的 Q60xxLH1LED 系列，使 Triacs 能夠保持在非常低的電流水平上。兩個逆向平行的敏感柵可控硅整流器（S4X8ES1），敏感柵連在一起，可產(chǎn)生非常低的電壓觸發(fā)全反擊穿電壓的器件，從而產(chǎn)生非常低的滯后。從而可以針對線路開關關閉和開啟時即時開啟的低導通角度設置電位器。圖 2 中的電路圖所示的是通過在 C1 點火電容器周圍增加轉(zhuǎn)向二極管對提供較差滯后的舊的相位控制/調(diào)光器電路所做的改進。

　　圖 2：改善滯后的調(diào)光器電路設計。

　　對于寬控制范圍和低滯后并非那么關鍵的應用，Quadrac 器件（在單個封裝中組合 Diac（兩端交流開關元件）和 Triac 的一種特殊的晶閘管）可提供一種簡單的可變光控制方法。圖 3 說明了如何在單個 TO-220 獨立的安裝封裝內(nèi)組合 Diac 觸發(fā)器件和交流 Triac 以進一步減少元件數(shù)量。由于 Diac 觸發(fā)器件較高的開關電壓 VBO，這種控制電路具有較低的全開啟電壓，但是每半個交流周期可在 175 度到小于 90 度范圍內(nèi)提供調(diào)光功能。

　　圖 3：在這種基于 Quadrac 的調(diào)光電路中，電位器為 250 千歐，具有最低 3 千歐的內(nèi)置固定端電阻。Quadrac 器件為具有更加敏感的 Triac 硅片的 QxxxxLTH1LED 產(chǎn)品（低柵電流和保持電流特點）。RL 為最小 LED 負載（10 瓦）。VC 等同于內(nèi)置 Diac 硅片的觸發(fā)電壓。

　　有關 LED 照明調(diào)光設計的更多詳細信息，可從力特下載免費的應用說明。

　　作者簡介：吉本光一郎是力特公司半導體事業(yè)部晶閘管業(yè)務開發(fā)經(jīng)理。他的職責包括尋找和開發(fā)戰(zhàn)略增長市場，并將新產(chǎn)品引入到功率控制產(chǎn)品（重點為晶閘管產(chǎn)品）市場。他擁有日本東京大學工業(yè)化學工程學學士學位。他于十年前加入力特，在電子行業(yè)從業(yè) 20 年之久。可以通過 kyoshimoto@littelfuse.com 與他取得聯(lián)系。