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五種調(diào)光方法讓你全面了解LED照明

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2020-12-24 12:13 ? 次閱讀

LED的發(fā)光原理同傳統(tǒng)照明不同,是靠P-N結(jié)發(fā)光,同功率的LED光源,因其采用的芯片不同,電流電壓參數(shù)則不同,故其內(nèi)部布線結(jié)構(gòu)和電路分布也不同,導(dǎo)致了各生產(chǎn)廠商的光源對(duì)調(diào)光驅(qū)動(dòng)的要求也不盡相同,因此控制系統(tǒng)和光源電器不匹配也成了行業(yè)內(nèi)的通病,同時(shí)LED的多元化也對(duì)控制系統(tǒng)也提出了更高的挑戰(zhàn)。如果控制系統(tǒng)和照明設(shè)備不配套,可能會(huì)造成燈光熄滅或閃爍,并可能對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)電路和光源造成損壞。

市場(chǎng)上有五種LED照明設(shè)備控制方式:

1. 前沿切相(FPC),可控硅調(diào)光

2. 后沿切相(RPC)MOS管調(diào)光

3. 1-10V調(diào)光

4. DALI(數(shù)字可尋址照明接口

5. DMX512(或DMX)調(diào)光

前沿切相控制調(diào)光

前沿調(diào)光就是采用可控硅電路,從交流相位0開(kāi)始,輸入電壓斬波,直到可控硅導(dǎo)通時(shí),才有電壓輸入。其原理是調(diào)節(jié)交流電每個(gè)半波的導(dǎo)通角來(lái)改變正弦波形,從而改變交流電流的有效值,以此實(shí)現(xiàn)調(diào)光的目的。

前沿調(diào)光器具有調(diào)節(jié)精度高、效率高、體積小、重量輕、容易遠(yuǎn)距離操縱等優(yōu)點(diǎn),在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地,多數(shù)廠家的產(chǎn)品都是這種類(lèi)型調(diào)光器。前沿相位控制調(diào)光器一般使用可控硅作為開(kāi)關(guān)器件,所以又稱(chēng)為可控硅調(diào)光器。

LED照明燈上使用FPC調(diào)光器的優(yōu)點(diǎn)是:調(diào)光成本低,與現(xiàn)有線路兼容,無(wú)需重新布線后沿切相控制調(diào)光。劣勢(shì)是FPC調(diào)光性能較差,通常導(dǎo)致調(diào)光范圍縮小,且會(huì)導(dǎo)致最低要求負(fù)荷都超過(guò)單個(gè)或少量LED照明燈額定功率。因?yàn)榭煽毓璋肟亻_(kāi)關(guān)的屬性,只有開(kāi)啟電流的功能,而不能完全關(guān)斷電流,即使調(diào)至最低依然有弱電流通過(guò),而LED微電流發(fā)光的特性,使得用可控硅調(diào)光大量存在關(guān)斷后LED仍然有微弱發(fā)光的現(xiàn)象存在,成為目前這種免布線LED調(diào)光方式推廣的難題。

后沿切相控制調(diào)光

后沿切相控制調(diào)光器,采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)設(shè)備制成。后沿切相調(diào)光器一般使用MOSFET做為開(kāi)關(guān)器件,所以也稱(chēng)為MOSFET調(diào)光器,俗稱(chēng)“MOS管”。MOSFET是全控開(kāi)關(guān),既可以控制開(kāi),也可以控制關(guān),故不存在可控硅調(diào)光器不能完全關(guān)斷的現(xiàn)象。另MOSFET調(diào)光電路比可控硅更適合容性負(fù)載調(diào)光,但因?yàn)槌杀酒吆驼{(diào)光電路相對(duì)復(fù)雜、不容易做穩(wěn)定等特點(diǎn),使得MOS管調(diào)光方式?jīng)]有發(fā)展起來(lái),可控硅調(diào)光器仍占據(jù)了絕大部分的調(diào)光系統(tǒng)市場(chǎng)。

與前沿切相調(diào)光器相比,后沿切相調(diào)光器應(yīng)用在LED照明設(shè)備上,由于沒(méi)有最低負(fù)荷要求,從而可以在單個(gè)照明設(shè)備或非常小的負(fù)荷上實(shí)現(xiàn)更好的性能,但是,由于MOS管極少應(yīng)用于調(diào)光系統(tǒng),一般只做成旋鈕式的單燈調(diào)光開(kāi)關(guān),這種小功率的后切相調(diào)光器不適用于工程領(lǐng)域。而諸多照明廠家應(yīng)用這種調(diào)光器對(duì)自己的調(diào)光驅(qū)動(dòng)和燈具做調(diào)光測(cè)試。然后將自己的調(diào)光產(chǎn)品推向工程市場(chǎng),導(dǎo)致工程中經(jīng)常出現(xiàn)用可控硅調(diào)光系統(tǒng)調(diào)制后切相調(diào)光驅(qū)動(dòng)的情況。這種調(diào)光方式的不匹配導(dǎo)致調(diào)光閃爍,嚴(yán)重的會(huì)迅速損壞電源或調(diào)光器。

1-10V調(diào)光

1-10V調(diào)光裝置內(nèi)有兩條獨(dú)立電路,一條為普通的電壓電路,用于接通或關(guān)斷至照明設(shè)備的電源,另一條是低壓電路,它提供參考電壓,告訴照明設(shè)備調(diào)光級(jí)別,0-10V調(diào)光控制器之前常用在對(duì)熒光燈的調(diào)光控制上,現(xiàn)在,因?yàn)樵?span>LED驅(qū)動(dòng)模塊上加上了恒定電源,并且有專(zhuān)門(mén)的控制線路,故0-10V調(diào)光器同樣可以支持大量的LED照明燈。但應(yīng)用缺點(diǎn)也非常明顯,低電壓的控制信號(hào)需要額外增加一組線路,這對(duì)施工的要求大大提高。

DALI調(diào)光

DALI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了一個(gè)DALI網(wǎng)絡(luò),包括最大的64個(gè)單元(可獨(dú)立地址),16個(gè)組及16個(gè)場(chǎng)景。DALI總線上的不同照明單元可以靈活分組,實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景控制和管理。在實(shí)際應(yīng)用中,一個(gè)典型的DALI控制器控制多達(dá)40~50盞燈,可分成16個(gè)組,同時(shí)能夠并行處理一些動(dòng)作。在一個(gè)DALI網(wǎng)絡(luò)中,每秒能處理30~40個(gè)控制指令。這意味著控制器對(duì)于每個(gè)照明組,每秒需要管理2個(gè)調(diào)光指令。DALI并不是真正的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),它是代替1~10V電壓接口控制鎮(zhèn)流器。相對(duì)于傳統(tǒng)的1-10V調(diào)光,DALI的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備唯一地址碼,并且?guī)Х答仯h(yuǎn)距離調(diào)光不會(huì)像1-10V那樣出現(xiàn)信號(hào)衰減,但是工程實(shí)踐中這個(gè)距離還是不宜超過(guò)200米。

顯然DALI不適合LED照明控制,一個(gè)DALI網(wǎng)絡(luò)只能控制21盞全彩LED燈具。DALI是面向傳統(tǒng)照明控制的,注重的是系統(tǒng)的靜態(tài)控制及可靠性、穩(wěn)定性、兼容性。而LED照明系統(tǒng)的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DALI系統(tǒng),主要追求燈具藝術(shù)效果表現(xiàn)力,適當(dāng)?shù)募骖櫹到y(tǒng)的智能化,這就要求系統(tǒng)需要接入更大的總線網(wǎng)絡(luò),具有無(wú)限擴(kuò)展能力和較高的場(chǎng)景刷新能力。因此,DALI系統(tǒng)在大型照明工程中往往作為一個(gè)子系統(tǒng)被并入其他總線系統(tǒng)。

DALI調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)不用贅述,缺點(diǎn)仍然是令人討厭的信號(hào)線布置和高企的價(jià)格。值得一提的是目前的DALI調(diào)光驅(qū)動(dòng)為了確保單片機(jī)隨時(shí)處于待命狀態(tài),在關(guān)燈時(shí)仍然需要待機(jī)耗電。

0DMX512調(diào)光

DMX512協(xié)議最先是由USITT(美國(guó)劇院技術(shù)協(xié)會(huì))發(fā)展成為從控制臺(tái)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口到控制調(diào)光器的方式。DMX512超越了模擬系統(tǒng),但不能完全代替模擬系統(tǒng)。DMX512的簡(jiǎn)單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話)以及靈活性使其成為資金允許情況下選擇的一種協(xié)議。

在實(shí)際應(yīng)用中,DMX512的控制方式,一般是將電源和控制器設(shè)計(jì)在一起。由DMX512控制器控制8~24線,直接驅(qū)動(dòng)LED燈具的RBG線,但是在建筑亮化工程中,由于直流的線路衰弱大,要求在12米左右就要安裝一個(gè)控制器,控制總線為并行方式,因此,控制器的走線非常的多,很多場(chǎng)合甚至無(wú)法施工。 DMX512的接收器需設(shè)置地址,讓它能明確接收調(diào)光指令,這在實(shí)際應(yīng)用中也非常不方便。 多個(gè)控制器互聯(lián)來(lái)控制復(fù)雜的照明方案,操作軟件設(shè)計(jì)的也會(huì)比較復(fù)雜。因此,DMX512比較適合燈具集中在一起的場(chǎng)合,如舞臺(tái)燈光。

綜上所述,DMX控制器的主要缺點(diǎn)在于需要特別的接線布局和類(lèi)型,并需要一定的編程,以便設(shè)置基本顏色和場(chǎng)景,這對(duì)后期維護(hù)的成本較大。

審核編輯:符乾江
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