關鍵詞： LED , 調(diào)光 , 控制 , 驅(qū)動器 , 無閃爍

　　1 LED照明設計帶來的挑戰(zhàn)

　　目前，全球照明行業(yè)的數(shù)字革命正在到來，高效節(jié)能的LED燈將取代白熾、M16鹵素燈和CFL燈泡。但近段時間LED照明設計人員的工作面又臨新的挑戰(zhàn)，那就是同時滿足既可用針對白熾燈與M16鹵素燈的LED驅(qū)動器來實現(xiàn)調(diào)光控制功能，又要實現(xiàn)高功率因數(shù)無任何閃爍的調(diào)光控制的的新要求，尤其是要兼容現(xiàn)有的基礎架構(gòu)，其中包括切角調(diào)光和電子變壓器調(diào)光支持無閃爍調(diào)光的設計。
　　應該說，調(diào)光是照明系統(tǒng)非常常見的功能，相對于對于白熾燈或M16鹵素燈來說，它可以以低成本輕易實現(xiàn)，但對于LED燈的調(diào)光而言卻存在一定難度，尤其是要實現(xiàn)無任何閃爍的調(diào)光控制。通常對建筑與用戶來說要將白熾燈或M16轉(zhuǎn)換到用LED照明其最有余悸的是惟恐失去調(diào)光控制應用上的優(yōu)勢，即應無任何閃爍。當然，其中功率因數(shù)也是非常重要的因素，因為高功率因數(shù)可降低配電綱絡的損耗與減少浪費。因而國內(nèi)外各地的監(jiān)管機構(gòu)都在進一步嚴格它們的功率因數(shù)規(guī)范，例如，能源之星固態(tài)照明能效規(guī)范規(guī)定，住宅照明產(chǎn)品的功率因數(shù)應大于0.7，商用照明產(chǎn)品的功率因數(shù)應大于0.9.由此 LED燈泡和燈具制造商正在對這些要求做出響應，要求LED驅(qū)動電路能適合各種調(diào)光單元，具有高效率并且功率因數(shù)（PF）》0.9，使其產(chǎn)品具有高的通用性。
　　由此如何應對LED照明設計帶來的挑戰(zhàn)，以滿足新要求就成為制造廠商與設計人員及消費者迫切關注的問題。據(jù)此，本文將對LED照明應用中實現(xiàn)高功率因數(shù)性能的無任何閃爍的調(diào)光控制技術與構(gòu)建等問題作研討，并以應用多項控制器構(gòu)建的LED驅(qū)動器與高集成MOSFET LED驅(qū)動器2種高功率因數(shù)無任何閃爍的調(diào)光控制為例作重點分析。

　　2 應用多項控制器構(gòu)建的LED驅(qū)動器是一種專用恒流LED負載的反激式電源

　　為此先從調(diào)光控制器的基本理念述起。
　　2.1可控硅調(diào)光器在LED照明應用中存在問題
　　*可控硅調(diào)光器（見圖1（a）所示）。它是應用切相原理，減少VRMS來降低普通負載（電阻負載）的功率，工作效率較高性能穩(wěn)定。

　　

2011-11-16 18:30:34 上傳

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　　所以它是LED照明常用方法，見圖1（b）所示可控硅調(diào)光器與LED驅(qū)動器配合架構(gòu)示意。

　　

2011-11-16 18:30:34 上傳

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　　圖1（b）中可控硅調(diào)光就是在芯片中或者應用電路中當切相電源時，以提取導通角信息，并根據(jù)該信號控制來控制LED的驅(qū)動電流，來得到調(diào)光的效果。然而可控硅調(diào)光器在LED照明應用中卻有閃爍、發(fā)光不均勻、音頻噪聲以及閃動現(xiàn)象。其因有二：笫一是可控硅調(diào)光的100Hz頻閃存在。因為電網(wǎng)的工頻是50/60Hz，切相波形整流后，就是可以得到一個100/120Hz的脈沖信號。這樣就可以直接用來產(chǎn)生調(diào)光的PWM信號。而實際應用中，只要有任何輕微的電壓波動，電流變化，都會影響脈沖的占空比，這樣就相當于一個100/120Hz的閃爍，而對白熾燈沒有這個問題？是因為燈泡鎢絲的物理惰性使得人不易感覺到；笫二是可控硅調(diào)光器的調(diào)光控制是通過改變可控硅導通每個半周期的相位角來實現(xiàn)的，為維持可控硅的穩(wěn)定工作，它的重要參數(shù)之一維持電流（IH） 是不能為零（其典型值在8mA到40mA之間）。它在驅(qū)動白熾燈時，該IH維持電流不是問題，然而，在驅(qū)動高效LED時，在燈熄滅時無法保持維持電流不出現(xiàn)同題。尤其在有振蕩情況下，就更容易出現(xiàn)閃爍、發(fā)光不均勻、音頻噪聲以及閃動現(xiàn)象。如果振蕩導致電流降到IH（8mA~40mA）以下，可控硅將關斷，其結(jié)果是在同一輸入線路周期內(nèi)多次重啟可控硅，則LED燈頻頻發(fā)生閃爍。
　　*從提高LED驅(qū)動器負載能力入手是抑制閃爍的關鍵
　　可控硅調(diào)光的100Hz頻閃-解決方法：不能直接把切相波形直接來調(diào)光，需要把凋制信號頻移至更高的頻段，使人看不出來閃爍。驅(qū)動控制器芯片把調(diào)光的信號調(diào)至幾KHz更高的頻段。
　　關于可控硅調(diào)光的負載問題 可控硅調(diào)光器要穩(wěn)定工作，就需要有穩(wěn)定的IH來保障調(diào)光器工作。為解決可控硅調(diào)光負載過熱，就需要應用信號濾波技術，把截取進來的導通角信號進行整形濾波，讓提高調(diào)光信號的可用性；為解決負載不足時的顫動，需要加入信號平滑及鎖相技術，把相鄰兩個導通角信號平滑鎖定。就可以大大的減少閃爍情況的發(fā)生。
　　為避免出現(xiàn)可控硅調(diào)光相關的問題，LED驅(qū)動器必須滿足LED負載各種不同的要求，同時還得與白熾燈設計的調(diào)光電路實現(xiàn)兼容。用于替換標準白熾燈的LED燈通常包含多個LED，確保提供均勻的光照。這些LED以串聯(lián)方式連接在一起。每個LED的亮度由其電流大小決定。LED的正向電壓降約為3.4V，但通常介于2.8V到4.2V之間（±20%）。盡管負載變化較大，但LED燈串仍須由恒流電源提供驅(qū)動，因此必須對電流進行嚴格控制，以確保相鄰LED燈之間具有高匹配度。LED燈要想實現(xiàn)可調(diào)光，其電源必須檢測可控硅控制器的可變相位角輸出，并利用該信息來改變LED的恒流驅(qū)動。
　　2.2恒流LED負載的反激式電源的構(gòu)建
　　應該說如今有多種類型控制器可以構(gòu)建恒流LED驅(qū)動電源-LED負載的反激式電源。在此僅以集成多項控制器LinkSwitch.-PH構(gòu)建的LED驅(qū)動器為例作分析。
　　2.2.1 應用多項控制器構(gòu)建的LED驅(qū)動器是一種專用恒流LED負載的反激式電源
　　圖2所示為使用最新器件LinkSwitch.-PH控制器設計的反激式電源架構(gòu)，它是專用于恒流LED負載的反激式電源。LED驅(qū)動用恒流源有助于保證LED在發(fā)光的工作時間段光線亮度一致、不閃爍。