LED調光器

調光器，英文叫dimmer，改變照明裝置中光源的光通量、調節照度水平的一種電氣裝置。調光器的目的是調整燈光不同的亮度。通過減少或增加RMS電壓促使平均功率的燈光產生的不同強度的光輸出。雖然可變電壓設備可用於各種目的，但是這種調控旨在控制照明。

基本介紹

• 中文名：LED調光開關
• 外文名：LED Dimmer
• 用途：調整燈光亮度
• 類型：一種電氣裝置
• 套用：各種目的，旨在控制照明

種類

LED調光器的原理有三種

1. 波寬控制調光（Pulse Width Modulation，簡稱PWM） 將電源方波數位化，並控制方波的占空比，從而達到控制電流的目的。

2. 恆流電源調控 用模擬線性技術可以輕易調整電流的大小。

3. 分組調控 將多顆LED分組，用簡單的分組器調控。

上述1.2.兩種方法是可以用可調電阻旋鈕做無段控制。由於PWM模組技術化的成熟，成本降低。很難從價格方面判定是使用何種方式的控流。然而可調電阻本身並不是一個很可靠的元器件。往往因為灰塵的進入或者製造流程的不嚴緊，在操作可調電阻時會有瞬間跳空的故障，那么光源就會閃動。這種閃動在用PWM方式情況比較不明顯，在用線性技術調控電流的情況較明顯。

不論何種方式調控電流，都是可以改成觸動式按鍵開關（Tact Switch）或獨立分組開關（例如分組器、遙控器）來控制燈光。這樣的質量比較可靠，使用壽命要長很多。實在有必要用可調電阻做細膩的燈光調控，建議用高質量的可調電阻（通常要幾元到10幾元）。

無論LED是經由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩壓器驅動，連線每一個驅動電路最常見的執行緒就是須要控制光的輸出。現今僅有很少數的套用只需要開和關的簡單功能，絕大多數都需要從0～100%去微調光度。針對光度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調節LED的電流(模擬調光)或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅動電流從0到目標電流值之間來回切換(數字調光)。利用脈衝寬度調變(PWM)來設定循環和工作周期可能是實現數字調光的最簡單的方法，原因是相同的技術可以用來控制大部分的開關轉換器。

調光系統介紹

分段式開關調光

利用牆上的普通電燈開關就能實現4段調光，第一次開為全亮，第二次開為60%亮度，第三次開為40%亮度，第四次開為20%亮度。這種系統的優點是可以利用普通的牆上開關實現調光。而且其功率因素高達0.92以上。沒有產生干擾信號之慮。缺點是無法連續調光。還有操作麻煩一些。

遙控式調光

採用紅外遙控器對LED實現調光。這當然是最理想的解決方案。可以實現開關燈，和用PWM連續調光。缺點是成本高，沒有統一規格，只能用於高檔住宅。

其實我們應當回過來想一想我們要調光的主要目的應當是什麼。前面所有提到的調光目的都是為了滿足居家的人們在不同場合下需要不同的光強。例如看電視的時候可能要暗一些，看書的時候可能要亮一些。這些大多是在住宅里。很少有辦公室、商場、工廠、學校安裝調光燈的。而且這些地方絕大多數安裝的是螢光燈、節能燈，也不可能進行調光或者很難實現連續調光。

劃時代的為節能而調光

自從人類意識到一定要千方百計節能減排，才能解決大氣變暖的迫切問題後，如何減少照明用電就作為一個重要的問題提到日程上來。因為照明用電占總能耗的20%.幸好出現了高效節能的LED，LED本身比白熾燈節能5倍以上，比螢光燈、節能燈也要節能一倍左右，還不像螢光燈、節能燈那樣含汞。如果還能夠利用調光來節能，那么也是非常重要的節能手段。但過去所有光源都很不容易實現調光，而容易調光正是LED的一個很大的優點。因為在很多場合其實不需要開燈或者至少不需要那么亮，可是燈卻開得很亮，例如半夜到黎明時段的路燈;捷運車廂從地下開到郊區地面時車廂里的照明燈;更常見的是在陽光明媚時靠近視窗的辦公室、學校、工廠等的螢光燈都還開在那裡。這些地方每天不知道要浪費多少電能!過去因為高壓鈉燈、螢光燈、吸頂燈、節能燈根本無法調光，也只能算了。改用LED以後，可以自如調光了，這些電能完全可以節省下來。所以對於燈具調光來說，家庭壁上調光不是主要的套用場合，市場也很小。反而是路燈、辦公室、商場、學校、工廠的按需調光才是更重要的場合，不但市場巨大，而且節能可觀。這些場合需要的不是手動調光而是自動調光、智慧型調光。

路燈的調光

一般來說，路燈到半夜以後就沒有什麼用處了，所以通常的做法是12點以後關燈或者開一半亮度。但是最合理的做法是根據交通流量來控制路燈的亮度，甚至是完全自適應地控制亮度。

而為了實現這種智慧型調光，實際上也是十分簡單的。只要把這個地區的交通流量統計值的曲線輸入到一個單片機，根據這個曲線給出PWM的調光信號到恆流驅動源就可以實現。

光敏自動調光LED燈

為了減小在強日光下不必要的照明，可以採用光敏自動調光LED日光燈(或任何其他LED燈具)。

光敏元件的作用是感受周圍的日光，如果日光越強那么就輸出一個PWM信號到所有靠近日光的LED燈具(例如LED日光燈)，把它們的亮度調暗。一個調光信號發生器可以調節很多LED燈具，只要這些燈具的恆流驅動源帶有PWM調光控制接口。這種調光系統本身的效率高達92%以上。而且不存在任何和牆上可控矽調光線路的兼容性問題。這種全自動的自適應節能調光是任何螢光燈、節能燈、高壓鈉燈等氣體放電管根本無法實現的，而卻是LED燈具最擅長的。

存在問題

用於替換標準白熾燈的LED燈通常包含一個LED陣列，確保提供均勻的光照。這些LED以串聯方式連線在一起。每個LED的亮度由其電流決定，LED的正向電壓降約為3.4 V，通常介於2.8 V到4.2 V之間。LED燈串應當由恆流電源提供驅動，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燈要想實現可調光，其電源必須能夠分析可控矽控制器的可變相位角輸出，以便對流向LED的恆流進行單向調整。在維持調光器正常工作的同時做到這一點非常困難，往往會導致性能不佳。問題可以表現為啟動速度慢，閃爍、光照不均勻，或在調整光亮度時出現閃爍。此外，還存在元件間不一致以及LED燈發出不需要的音頻噪聲等問題。這些負面情況通常是由誤觸發或過早關斷可控矽以及LED電流控制不當等因素共同造成的。誤觸發的根本原因是在可控矽導通時出現了電流振盪。

可控矽導通時，AC市電電壓幾乎同時施加到LED燈電源的LC輸入濾波器。施加到電感的電壓階躍會導致振盪。如果調光器電流在振盪期間低於可控矽電流，可控矽將停止導電。可控矽觸發電路充電，然後重新導通調光器。這種不規則的多次可控矽重啟動，可使LED燈產生不需要的音頻噪聲和閃爍。設計更為簡單的 EMI濾波器有助於降低此類不必要的振盪。要想實現成功調光，輸入EMI濾波器電感和電容還必須儘可能地小。

振盪的最差條件表現為90 度相位角(這時，輸入電壓達到正弦波峰值，突然施加到LED燈的輸入端)，並且為高輸入電壓(這時，調光器的正向電流達到最低水平)。當需要深度調光(比如相位角接近180度)且為低輸入電壓時，則會發生過早關斷。要可靠地調低光度，可控矽必須單調導通，並停留在AC電壓幾乎降至零伏的點上。對於可控矽來說，維持導通所需的維持電流通常介於8 mA到40 mA之間。白熾燈比較容易維持這種電流大小，但對於功耗僅為等效白熾燈10%的LED燈來說，該電流可降低到可控矽維持電流以下，導致可控矽過早關斷。這樣就會造成閃爍和/或限制可調光範圍。

在設計LED照明電源時還有許多其他問題構成挑戰。能源之星固態照明規範要求商業和工業套用的最小功率因數必須達到0.9，照明產品必須滿足效率、輸出電流容差和EMI的嚴格要求，並且電源還必須在LED負載發生短路或開路的情況下作出安全回響。

調光技術

現今的LED產業中，我最看好的暫時是LED調光技術還有LED驅動電源。LED驅動電源主要面向方面在LED路燈電源。而這次我們主要來說說LED調光技術。LED調光技術主要有以下幾種：

1：可控矽調光 這種發展於白熾燈的調光技術，因白熾燈為純阻性負載，利用可控矽的斬波技術，能順利實現調光，但是對LED並不實用，從兼容可控矽的調光電源，通常效率都很低，80%都很難達到，這有違LED節能的初衷，其次，很難做到高功率因素，再次，只能工作在單一的輸入電壓下，這種調光技術必將因白熾燈的消亡而消亡，但因市場普及率高，還將存在一段時間。

2：線性調光 利用恆流晶片的專用調光腳，調整LED的電流，達到調光的目的，此種技術效果不錯，但是接線複雜，不利於日光燈路燈等照明，檯燈很多採用此方法。

3：PWM調光 該方法與線性調光類似，與線性調光一起占據了調光檯燈的大部分江山。這個PWM調光用戶和客戶也很受樂。

4：遙控調光 分紅外遙控與無線遙控兩種，實現起來比較複雜，但可以達到改變色溫，顏色等其它調光方式無法達到的效果，主要用於面板燈調光，也有部份球泡燈採用些種調光方式。

5：分段調光 此種調光方式利用在規定時間內開關牆壁上的開關來達到調光的目的，該方法的優點是無需額外的調光元件，按現有的安裝方式，每盞燈均可實現調光，另個，由於該調光完全由電源開關晶片內部控制，全電壓範圍內，不管工作在何種亮度下，均可實現高效率與高功率因素，缺點是只能按預先設定的亮度循環調節，不能實現無級調光，還有就是，此類IC種類很少，並且電流調整率方面不盡如人意，不過我想隨著技術的成熟，IC廠家一定會更家完善的，個人覺得，此種調光技術，將成為以後調光技術的主流。