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一起玩智能照明之智能调光的实现方式

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wanduzi|  楼主 | 2019-3-28 11:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
LED即发光二极管,是一种半导体固体发光器件,它利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿。同时,利用三基色原理,添加荧光粉,可以发出任意颜色的光。

LED照明与白炽灯、节能灯、卤素灯相比,具有高效节能、超长寿命、绿色环保等优点外,还可进行多种不同方式的智能调光。

目前常用的调光方式有:PWM调光、前切向可控硅调光、后切相MOS管调光,其他还有DMX512调光、DALI调光、单线调光、1-10V调光等不同的专用调光方式,这些调光方式有不同的应用场景,适合不同的光源。

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一、PWM调光
PWM全称为脉宽调制,是英文“Pulse Width Modulation”的缩写。脉宽调制是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制。PWM调光通过改变脉冲宽度来改变亮度,是使用非常广泛的数字调光技术。
不同于传统的白炽灯、卤素灯等纯阻性光源,LED可实现快速开关,开发速度可以达到1us甚至更高。
PWM调光通过在单个脉冲周期的某部分时间内将LED导通,在剩下的时间内将LED关闭,其中正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值叫做占空比。
用占空比来控制LED的导通时间,减少占空比就减少LED的通电时间,就可以降低通过LED的有效电流,进而降低LED的亮度。

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占空比:Duty = Ton/Ts
PWM调光方式是用较高的频率开关LED,开关频率超出人眼能察觉的范围,给人一种LED总是亮的假象。
PWM调光频率一般在200Hz~20KHz之间,因为人眼的视觉滞后性,不会感觉到LED光源在调光过程中的闪烁现象。如调光频率低于100Hz,人眼就能观察到明显的闪烁现象,同时由于200Hz~20KHz都是人耳听觉范围,不当的LED调光电源设计,可能将引起LED调光电源周围的电感、电容等产生人耳能听到的丝丝声。
二、前切相可控硅调光
传统的白炽灯、卤素灯等通常采用可控硅调光,它们都是纯阻性器件,它的电流波形和电压波形是一样的,不要求输入电压一定是正弦波,不管电压波形如何偏离,只要改变输入电压的有效值,就可以实现调光。
前切相调光就是采用双向可控硅来调光。双向可控硅的特点是导通后即使触发信号消失,它仍将保持导通;但当交流电压过零点后,它就自动关闭。所以需要在交流电的每个半波期间都要产生触发信号,触发信号产生时间的长短决定触发角的大小,决定了灯泡的亮度。触发角越大,可控硅导通的时间越短,灯的亮度就越低;反之,灯就越亮。
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前切相调光就是从交流电压过零点开始,在正弦波的前相开始切断。
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前切相调光要求可控硅调光电路中需要有交流电源零点检测电路,在检测到过零点后按灯泡亮度来开启可控硅。


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wanduzi|  楼主 | 2019-3-28 11:18 | 显示全部楼层
三、后切相调光
后切相调光一般采用MOS晶体管(FET)作为开关器件来进行调光。MOSFET是全控开关,既可以控制开,也可以控制关。
后切相调光从正玄波的后半波开始切断交流电,调光器在交流电改变方向时导通,然后允许电压逐渐升高,在下一个半周期内切断它。同样根据切断时间的不同控制亮度。
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MOSFET调光电路比可控硅更适合容性负载调光,但是因为成本偏高、调光电路复杂等原因,相对于可控硅调光,没有得到广泛应用。

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