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          以舊換新,怎樣輕松改造LED驅(qū)動(dòng)器

          作者: 時(shí)間:2015-09-01 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            照明是一項(xiàng)近乎主流的技術(shù)。換代規(guī)格的燈使物業(yè)管理人員和業(yè)主利用傳統(tǒng)的電力基礎(chǔ)設(shè)施即可享受的較長工作壽命和節(jié)能特性。這些環(huán)境中已安裝局域網(wǎng)(LAN),以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)提供了前所未有的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制每個(gè)LED燈以及智能LED照明/傳感器集中器的能力。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/279564.htm

            在2015年及之后時(shí)期,LED必將推動(dòng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

            發(fā)光二極管(LED)是一種通過電流時(shí)會(huì)發(fā)光的半導(dǎo)體器件。LED的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在不斷發(fā)展和成熟,使其成為越來越多傳統(tǒng)及新照明應(yīng)用的首選。

            LED的優(yōu)勢(shì)包括更長的工作壽命、更高的能效(流明/瓦)以及小巧的外形尺寸。例如,LED燈的工作壽命為50,000小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出白熾燈1,000至2,000小時(shí)的典型工作壽命,以及緊湊型熒光燈(CFL) 5,000至10,000小時(shí)的壽命。所以,LED非常適合眾多商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用,這些行業(yè)都要求節(jié)能,并且接觸/安全風(fēng)險(xiǎn)和高人工成本都不利于更換照明燈。10W LED燈的發(fā)光亮度相當(dāng)于大約60W白熾燈,這使得LED燈的使用和維護(hù)成本低得多。LED可用于傳統(tǒng)燈具,例如MR16;可理想用于更換這些燈座,提供較長時(shí)間及較高能效的照明。

            LED發(fā)光的波長或顏色依賴于LED構(gòu)造中所用的材料。使用合適的,LED則具有更大的設(shè)計(jì)靈活性,便于調(diào)光和更改發(fā)光顏色。與合適的控制器及傳感器配合使用時(shí),可根據(jù)環(huán)境中條件的變化調(diào)節(jié)發(fā)光量和顏色。這種能力使其可理想用于室內(nèi)照明以及可調(diào)光路燈和室外照明等應(yīng)用,根據(jù)環(huán)境光變化改變其亮度。LED調(diào)光節(jié)省的電能大約為1:1,所以將LED調(diào)光至50%將節(jié)省大約50%的電能。

            設(shè)計(jì)者不斷將LED應(yīng)用于日益增長的各種照明應(yīng)用。我們討論兩種場(chǎng)景下的LED應(yīng)用。設(shè)計(jì)者在傳統(tǒng)規(guī)格燈具中使用LED模塊,例如MR16,LED必須與已有的電力基礎(chǔ)設(shè)施配合工作,發(fā)揮LED燈的優(yōu)勢(shì)。相比之下,以太網(wǎng)供電(PoE) LED照明網(wǎng)絡(luò)則采用較新或并聯(lián)的電力基礎(chǔ)設(shè)施。在討論這些應(yīng)用空間之前,我們簡(jiǎn)要回顧一下LED。

            

           

            圖1:LED將輸入電壓轉(zhuǎn)換為LED要求的電平

            LED驅(qū)動(dòng)器

            LED驅(qū)動(dòng)器為低壓元件,將輸入電壓,例如120V、220V或277V,轉(zhuǎn)換為LED要求的低壓。這些驅(qū)動(dòng)器也解析控制信號(hào),調(diào)暗、調(diào)亮以及更改發(fā)光顏色(圖1)。LED驅(qū)動(dòng)器可采用恒流(例如350mA、700mA或1050mA)或恒壓(通常為12V或24V)配置。這兩種類型的驅(qū)動(dòng)器不可互相交換。燈具制造商選擇驅(qū)動(dòng)器類型和配置,以匹配燈具中所用LED模塊的電氣要求。本文中我們以恒流驅(qū)動(dòng)器為例進(jìn)行討論。

            恒流驅(qū)動(dòng)器支持脈寬調(diào)制(PWM)和恒流調(diào)光(CCR)法,在LED調(diào)光時(shí)調(diào)節(jié)輸出電流。LED應(yīng)用要求電流恒定,以確保輸入電壓波動(dòng)時(shí)LED燈輸出保持不變。LED驅(qū)動(dòng)器不僅驅(qū)動(dòng)高端和低端照明,也負(fù)責(zé)連續(xù)或步進(jìn)調(diào)光。設(shè)計(jì)者根據(jù)大量應(yīng)用要求的各種組合將驅(qū)動(dòng)與LED進(jìn)行匹配,包括驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量、電源類型以及LED的功能特性。匹配或?qū)崿F(xiàn)不好的LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上會(huì)縮短照明燈的工作壽命,引起不可預(yù)期的照明問題,例如閃變。

            如果LED發(fā)光的幅度和/或頻率被周期性調(diào)制或波動(dòng)(不可預(yù)期),人眼會(huì)感測(cè)到。如果輸入電流快速變化造成LED燈輸出發(fā)生快速變化,LED就容易發(fā)生閃爍。引起閃爍的原因有很多,包括電源噪聲、控制噪聲、元件容限以及LED驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)問題。

            好的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)應(yīng)考慮所有的內(nèi)部和外部因素,為LED提供恒定、無振蕩電流,實(shí)現(xiàn)無閃爍調(diào)光。

            翻新改造

            LED的較長壽命和較高效率使其可理想用于代替其它照明技術(shù),尤其是白熾燈和鹵素?zé)?。將LED用于已有照明基礎(chǔ)設(shè)施時(shí),主要面臨兩項(xiàng)挑戰(zhàn)。首先,更換的照明燈必須符合傳統(tǒng)光源的外形尺寸;其次,必須在已有電氣基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境下無閃爍地正確工作。

            將LED安裝至現(xiàn)有外形尺寸,例如MR16 (圖2),不僅限制了驅(qū)動(dòng)器電路板的尺寸,而且也要考慮設(shè)計(jì)本身的散熱問題。

            

           

            圖2:MR16規(guī)格燈具被改造為LED版本

            由于LED僅發(fā)射可見光,所以熱傳導(dǎo)散熱高于白熾燈或鹵素?zé)?。散熱也是限制照明燈產(chǎn)生發(fā)光量的因素之一。當(dāng)今換代燈采用的LED技術(shù)幾乎達(dá)不到主流市場(chǎng)可接受的亮度水平。提高亮度限值,以及隨之而來的散熱設(shè)計(jì),對(duì)于設(shè)計(jì)一款商業(yè)上成功的產(chǎn)品是必不可少的。散熱的一個(gè)必然結(jié)果就是影響驅(qū)動(dòng)板的使用壽命。為發(fā)射更多的光,照明燈就必須工作在相對(duì)較高的溫度下(+80°C至+100°C)。在這種溫度環(huán)境下,容易受高溫影響的驅(qū)動(dòng)器電路板會(huì)限制整個(gè)LED燈的工作壽命。

            為了能夠在現(xiàn)有電氣規(guī)格下正確工作,換代LED燈必須能夠配合基礎(chǔ)設(shè)施正確工作,包括切角(三端雙向可控硅/前沿或后沿)調(diào)光器和磁性或電子式變壓器。每種基礎(chǔ)設(shè)施都存在自身的技術(shù)問題。

            對(duì)于鹵素?zé)簦捎诤牧髯銐蚋?,能夠保證調(diào)光器保持導(dǎo)通,所以調(diào)光器工作得很好。然而,LED換代燈則不能支持可控硅調(diào)光器很好地工作,因?yàn)樗炔荒芴峁┧璧膯?dòng)電流又不能提供保持電流。造成的結(jié)果就是調(diào)光器不能正常啟動(dòng)或在工作時(shí)關(guān)閉,LED燈產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。

            電子式變壓器具有其自身的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):要求負(fù)載為電阻性,但LED MR16燈不是電阻負(fù)載。因此,需要改變負(fù)載特性,防止電子變壓器關(guān)斷。LED MR16燈設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)最大障礙是開發(fā)無閃爍調(diào)光并兼容電子變壓器的照明燈。電子變壓器遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)磁性變壓器,當(dāng)LED燈所需的電流較低時(shí),是一項(xiàng)艱巨的設(shè)計(jì)問題。較低的LED電流造成大多數(shù)LED燈不能與電子式變壓器配合工作。調(diào)光器會(huì)進(jìn)一步減小電流,加劇了這一困難。

            Maxim的MAX16840 LED驅(qū)動(dòng)器采用擁有專利的固定頻率、平均電流模式控制方法,解決了這一問題,并且也兼容絕大多數(shù)電子變壓器和后沿調(diào)光器。

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