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科技新聞

可調光LED燈具設計需要考慮的技術問題

【世界機械網】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，照明領域發生了革命性的變化。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境問題的意識不斷提高，節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。全球多國政府已經制定白熾燈淘汰的時間表。還有一些公共政策專門為節能環保的“生態”產品提供寬松的稅收支持或其他財務幫助。

　　LED的內在優勢非常符合公眾對安全、節能和環保照明解決方案的熱切期盼。LED還有許多其他優點，如較高的調光能力、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的照明源（熒光燈、CFL節能燈、鹵素燈或其它白熾燈）是一場正在發生的工業變革。商務、辦公和住宅照明市場呼喚高質量的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].與現有基礎設施的電氣兼容性，特別在使用標準入墻式插座調光器時。

　　[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。提供調光功能的最好方法是使用“市電切相”調光器。這種調光器原理上是為白熾燈供電而開發的。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。這樣在調光器工作方式上就產生了很大的不同。負載使用不當會導致系統功能失常，可能出現令人非常不舒服的閃爍、甚至損壞燈具或調光器。這樣可能引起用戶不滿，從而推遲采用LED解決方案。目前，調光器仍然價格昂貴且難以安裝。因此，推出兼容現有調光器的優質解決方案成為兌現LED照明推廣承諾的必然。

　　切相調光器雖然類型各異，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。開關接通時，電源就輸送到負載（燈泡）。

　　開關斷開時，則不供電。通過調節開關導通時間，就可以調節供給負載的總能量。

　　調光器分為兩類：前沿切相型和后沿切相型。

　　[1].前沿切相調光器，就是在電源半周期開始時切相。經過了與調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。經過零點后，重復相同操作。

　　[2].后沿切相調光器，就是開關在半周期開始時導通，經過與調光位置相對應的一段時間后斷開，并將斷開狀態保持至半周期結束。經過零點后，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調光器多為前沿切相調光器。晶體管開關既可以是前沿切相調光器也可以是后沿切相調光器。TRIAC調光器的問題是它需要滿足特殊的條件才能正常工作：TRIAC可以通過觸發柵極來打開，一旦觸發，仍需要一個最小的電流來維持其處于導通狀態。這個觸發電流被稱為“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。為了兼容調光器，LED燈具必須吸收調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。不同調光器的保持電流有所不同。因此，額外損耗越大，與調光器的兼容性就越好。可調光應用的設計難點就在于找到燈具效率和調光器兼容性之間的最佳權衡。

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