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理解调光器存在的问题以保证兼容性

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2014-12-30

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  驱使用户购买LED替换灯来取代标准白炽灯的动力是能效。但通常他们会发现多年来对LED灯期望的性能并没能完全实现——特别是当半导体固态照明产品仍使用传统或切相调光器时。下面我们将讨论调光器的兼容性问题,以及通用调光器的要求。

  我们将讨论引起调光器兼容性问题的三个主要原因。传统调光器并不是专门为LED负载来设计的。没有业界标准来制定性能要求。并且现有的住宅布线设施会限制现代照明控制功能的实现。

  照明控制及灯的现状

  根据美国能源部的数据,美国家庭中目前正在使用的白炽灯超过40亿支。最近飞利浦照明公司预计到2015年LED照明将占到消费市场一半的份额。

  LED和紧凑型荧光灯(CFL)正通过节能及降低开支优势不断蚕食白炽灯的市场份额。同时也引发了不少问题,消费者需要进一步的了解他们现有的白炽灯照明控制装置如何能用到新的灯上,特别是调光器。

  与标准开关相比,许多消费者更钟情于调光器或自动调光控制,因为调暗后的灯光能减少能源消耗并营造环境费为。但问题是机会所有家庭中现有的调光器都是针对标准白炽灯来设计的。

  当使用高效的灯时,用户一般会期望与白炽灯相似的使用体验。尽管LED等会标明与白炽灯调光器兼容,但兼容的程度其实参差不同。亮度可调节的LED灯在使用传统控制设备时的反应差异相当大。使用白炽灯调光器控制亮度可调LED时可能会发生不少结果,包括:

  ·可调范围缩小;

  ·闪烁或抖动;

  ·同一白炽灯调光器控制不同数量和 种类的LED灯时性能不一致。

  让我们更加深入的探究不兼容问题的成因,讨论目前业界提供的解决方案。这些方案必须满足当前技术的需求并意识到过去及未来技术的挑战。

  负载不同,结果不同

  尽管在有些应用中直接使用白炽灯调光器来控制LED灯,但总的来说,白炽灯调光器会给半导体照明带来不

  一致的性能。主要的问题之一是每种类型灯的设计。白炽灯本质上代表的就是简单的电阻性负载,对调光器的设置产生线性相应(如图1所示)。标准白炽灯调光器非常适合控制这类负载,它在每个交替电流半周期开始后以可调的相角开启,从而改变施加到负载灯上的电压波形。通过转换而不是吸收掉一部分施加的电压,这样可以将功率耗损降低到最小,并且亮度调节几乎是即时实现的。

  

图1简单的电阻模型就能描述白炽灯。输入电压与流过负载的电流线性相关。

  而不同制造商和设计方案的LED灯负载差异则会非常大。它们大多数可以用二极管一电容电源加恒流源的模型来描述(如图2)。二极管会对施加的交流电压进行整流,使之对电容充电,同时LED组件从中提取恒定的电流,电流的大小取决于LED的调光程度及亮度。

  LED负载与白炽灯复杂最显著的差异就是外部施加电压与流入负载电流之间的非线性关系。对图1中白炽灯,施加的电压与流过负载的电流呈线性关系,可用欧姆定律来描述(V=IR)。在这种情况下,负载的电阻值确定了线性比例,电流与电压的波形形状相同,只是数值不同。

  而LED负载的外部施加电压和负载的电流并不是简单的线性关系在LED灯的二极管-电容电源模型中,只有当外部施加电压的幅值超过电容电压时,才会有电流流过负载。而电容的电压反过来只与LED本身的电流有关,后者只是亮度的函数。

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