【研发工程师技术指南】全面剖析LED吸顶灯

　　由表中可知，不管是经过功率因数校正的LED灯，还是白炽灯，在一开始时功率因数都可以达到0.96以上。但随着可控硅的调光，其功率因数逐步降低，到无法再调光时，功率因数低至0.48和0.566。所以作为整个系统来说，其功率因素指标是不符合美国能源之星的要求的。

　　全世界的各种可控硅调光器多达几十种，上百种。很多LED灯为了和这些可控硅兼容，不知道做了多少试验和改进，但最后还是吃力不讨好。由于国外的人工很贵，所以也可以认为这是不得已的做法，但是在中国完全可以采取另一些更先进的做法。

　　为了要对LED调光，可以有很多办法，这些方法都没有可控硅的缺点。下面介绍几种最常用的方法：

　　1.采用脉宽调制PWM调光

　　LED是一个二极管，它可以实现快速开关。它的开关速度可以高达微秒以上。是任何发光器件所无法比拟的。因此，只要把电源改成开关恒流源，用改变脉冲宽度的方法，就可以改变其亮度。这种方法称为脉宽调制（PWM）调光法。图15表示这种脉宽调制的波形。假如脉冲的周期为tpwm，脉冲宽度为ton，那么其工作比D（或称为孔度比）就是ton/tpwm。改变恒流源脉冲的工作比就可以改变LED的亮度。

图15：用改变脉冲宽度的方法来改变LED的亮度

　　具体实现PWM调光的方法就是在LED的负载中串入一个MOS开关管（图16），这串LED的阳极用一个恒流源供电。

图16：用PWM信号快速通断LED串　　然后用一个PWM信号加到MOS管的栅极，以快速地开关这串LED。从而实现调光。也有不少恒流芯片本身就带一个PWM的接口，可以直接接受PWM信号，再输出控制MOS开关管。那么这种PWM调光方法有那些优缺点呢？

　　（1）不会产生任何色谱偏移。因为LED始终工作在满幅度电流和0之间。

　　（2）可以有极高的调光精确度。因为脉冲波形完全可以控制到很高的精度，所以很容易实现万分之一的精度。

　　（3）可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字信号都可以很容易变换成为一个PWM信号。

　　（4）即使在很大范围内调光，也不会发生闪烁现象。因为不会改变恒流源的工作条件（升压比或降压比），更不可能发生过热等问题。

　　具体获得PWM信号的方法为在墙上的PWM开关和电位器里安装一个PWM发生器。这个PWM发生器可以很容易地用一个555芯片形成（图17）。

图17：用555构成一个PWM发生器

　　这个发生器的指标如下：

　　a）输入电源：10-36V ，20mA

　　b）输出信号：200Hz的PWM信号，0-100%，5V （也可为10V）

　　c）控制路数：可控制5-10个可调光恒流源

　　d）线路长度：10-20m

　　e）开关：可直接控制220V电源开或关

　　所以，它需要三根线和灯具连接。假如还要开关灯具，就可以采用带开关电位器，不过这样一来总共需要有5根线连接到灯具。如果要利用原来墙上开关，就要再增加三根线，这是它的主要缺点。它的优点是可以用一个控制器来控制5-10个灯具。

　　2.分段式开关调光

　　为了利用现有的墙上开关和墙内的两根线，台湾有一家公司推出了一种称之为EZ-Dimming的GM6182的四段开关调光不失为一种好方案。它只利用墙上的普通电灯开关就能实现4段调光，第一次开为全亮，第二次快速开关为60%亮度，第三次快速开关为40%亮度，第四次快速开关为20%亮度。这种系统的优点是可以利用普通的墙上开关实现调光。而且其功率因素高达0.92以上。没有产生干扰信号之虑。缺点是无法连续调光。还有操作麻烦一些。它实际上可以和恒流源设计在一起（图18）。

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