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科技新聞

可調(diào)光LED燈具設計需要考慮的技術問題

【世界機械網(wǎng)】時間：2011-05-18　來源：本站整理　【收藏本頁】

　　近年來，隨著LED燈具的出現(xiàn)，照明領域發(fā)生了革命性的變化。在歐洲和美國的零售商店，古老的白熾燈泡已難覓蹤跡，甚至禁止銷售。而在替代燈具市場，低功耗的緊湊型熒光燈（CFL）現(xiàn)在面臨著新的競爭對手。led技術正在不斷改進，LED燈具在亮度和功率方面日益強大。這些特性再加上其特有的高能效，使LED燈具成為照明的理想選擇。

　　一般白熾燈泡每瓦能產(chǎn)生10流明，而LED制造商宣稱LED燈具每瓦最高可達到100流明。然而，外形和最高工作溫度的局限使得LED難以發(fā)揮全部潛力。目前性能最好的LED替代燈具，效率可達到每瓦50-60流明。因此，LED燈具在效率標準方面與CFL燈具已經(jīng)難分伯仲（注：CFL燈的效率范圍為每瓦60-70流明，且改進潛力有限）。

　　生態(tài)問題也日益受到公眾關注。隨著人們對全球變暖和氣候變化等環(huán)境問題的意識不斷提高，節(jié)約資源和能源的理念正成為很多市場營銷策略的要點。過去10年間汽車油耗的降低和白熾燈的禁用很好地說明了這一趨勢。全球多國政府已經(jīng)制定白熾燈淘汰的時間表。還有一些公共政策專門為節(jié)能環(huán)保的“生態(tài)”產(chǎn)品提供寬松的稅收支持或其他財務幫助。

　　LED的內(nèi)在優(yōu)勢非常符合公眾對安全、節(jié)能和環(huán)保照明解決方案的熱切期盼。LED還有許多其他優(yōu)點，如較高的調(diào)光能力、較長的使用壽命和較小的外形尺寸，在外形、顏色、壽命和成本方面打開了方便之門。

　　采用在機械、光、電和熱等各方面都兼容的LED照明解決方案替代傳統(tǒng)的照明源（熒光燈、CFL節(jié)能燈、鹵素燈或其它白熾燈）是一場正在發(fā)生的工業(yè)變革。商務、辦公和住宅照明市場呼喚高質(zhì)量的LED改良燈具。盡管成本問題仍然是這些解決方案的主要障礙，但同時還需要注意以下技術問題：

　　[1].與現(xiàn)有基礎設施的電氣兼容性，特別在使用標準入墻式插座調(diào)光器時。

　　[2].外形須采用螺口型式

　　[3].必須解決LED的散熱問題

　　1.1調(diào)光器的兼容性

　　目前，家庭、旅館和辦公場所照明燈具的控制設備都是針對白熾燈設計安裝的。提供調(diào)光功能的最好方法是使用“市電切相”調(diào)光器。這種調(diào)光器原理上是為白熾燈供電而開發(fā)的。從電學方面看，白熾燈可視為一個電阻性負載。

　　而電子照明源（如CFL節(jié)能燈或LED燈）的電氣等效負載則不再是純阻性負載。這樣在調(diào)光器工作方式上就產(chǎn)生了很大的不同。負載使用不當會導致系統(tǒng)功能失常，可能出現(xiàn)令人非常不舒服的閃爍、甚至損壞燈具或調(diào)光器。這樣可能引起用戶不滿，從而推遲采用LED解決方案。目前，調(diào)光器仍然價格昂貴且難以安裝。因此，推出兼容現(xiàn)有調(diào)光器的優(yōu)質(zhì)解決方案成為兌現(xiàn)LED照明推廣承諾的必然。

　　切相調(diào)光器雖然類型各異，但是工作原理基本相同（即在每個周期切掉部分電源正弦波）。這可以通過開關來實現(xiàn)。開關接通時，電源就輸送到負載（燈泡）。

　　開關斷開時，則不供電。通過調(diào)節(jié)開關導通時間，就可以調(diào)節(jié)供給負載的總能量。

　　調(diào)光器分為兩類：前沿切相型和后沿切相型。

　　[1].前沿切相調(diào)光器，就是在電源半周期開始時切相。經(jīng)過了與調(diào)光位置相對應的一段時間后，開關才導通為負載供電直至半周期結束。經(jīng)過零點后，重復相同操作。

　　[2].后沿切相調(diào)光器，就是開關在半周期開始時導通，經(jīng)過與調(diào)光位置相對應的一段時間后斷開，并將斷開狀態(tài)保持至半周期結束。經(jīng)過零點后，重復相同操作。

　　要完成切相，主要使用兩個技術：TRIAC（雙向可控硅）開關或晶體管開關。TRIAC調(diào)光器多為前沿切相調(diào)光器。晶體管開關既可以是前沿切相調(diào)光器也可以是后沿切相調(diào)光器。TRIAC調(diào)光器的問題是它需要滿足特殊的條件才能正常工作：TRIAC可以通過觸發(fā)柵極來打開，一旦觸發(fā)，仍需要一個最小的電流來維持其處于導通狀態(tài)。這個觸發(fā)電流被稱為“閂鎖電流”，而且為了保持TRIAC導通，電流必須加載一段時間。一旦器件被閂鎖，必須有持續(xù)的電流供應。這個電流被稱為“保持電流”。如果這個電流斷開或減弱，TRIAC將關斷。為了兼容調(diào)光器，LED燈具必須吸收調(diào)光器所需的保持電流。例如，如果一只6W的LED燈（大致相當于40W的白熾燈泡）要與一個最小負載為10W的調(diào)光器配合使用，就需要一些額外電路來提供足夠的保持電流。在這種情況下，燈泡效率會降低，但與40W相比仍然是高效率。如果沒有這個電路，LED燈則無法正常工作。不同調(diào)光器的保持電流有所不同。因此，額外損耗越大，與調(diào)光器的兼容性就越好。可調(diào)光應用的設計難點就在于找到燈具效率和調(diào)光器兼容性之間的最佳權衡。

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