大功率LED道路照明光源的調(diào)光方案

　　1.1.2 LED 的無級型調(diào)光模式

　　LED道路照明的無級型調(diào)光方式是一種比較理想的、在一定范圍內(nèi)隨意平滑的調(diào)光方式。其主要特點是：參與調(diào)光的每個LED 單元的工作狀態(tài)不再是只有亮和滅兩種狀態(tài)，而是工作于其中的某一中間環(huán)節(jié)，LED 單元按照需要平滑的改變工作狀態(tài)，使得光源輸出的光通量在大范圍自由變化，可以得到良好的道路照明、調(diào)光和節(jié)能效果。

　　1.1.2.1 LED 的無級型線性調(diào)光

　　LED的無級型線性調(diào)光是基于恒壓驅(qū)動器的條件下，通過在其輸出端串聯(lián)線性元件的方式來改變驅(qū)動器輸出電流的大小值，即調(diào)節(jié)LED 單元的發(fā)光亮度。

　　構(gòu)成的方式有兩種：一是串聯(lián)——可調(diào)電阻（手動調(diào)節(jié)，見圖3a），二是串聯(lián)——工作于放大區(qū)域的大功率晶體管（可以利用小信號來調(diào)節(jié)）。從LED 的正向電流與光輸出的對應(yīng)關(guān)系來看，在允許的范圍內(nèi)，這種對應(yīng)的關(guān)系幾乎是線性的。圖3 給出了這種LED 線性調(diào)光的原理a 和對應(yīng)關(guān)系曲線b。該方案存在的主要問題是：基于白光LED 的特性使然，調(diào)光時的色溫將發(fā)生變化，不適合對色溫要求恒定的照明光源，但是對于不太重要的道路照明可能影響不大，選用時需要慎重考慮。另外輸出端引入的線性元件將帶來加大總體損耗、降低效率的不良后果。

　　因此不是一種理想的道路照明調(diào)光方案。

　1.1.2.2 LED 的無級型模擬調(diào)光

　1.2.1.1 LED 的光輸出及出光效率

　　目前，主流的、照明用大功率白色LED 的工作原理都是利用藍(lán)光LED激發(fā)YAG熒光粉來獲得白光的。

　　由圖7 可知藍(lán)光LED的光輸出隨著正向電流的增加呈近似的線性增加，這說明電流大小與光輸出多少成正比，而其光效＝ / （lm/W） 則隨著正向電流的增加而近似線性下降，原因是其中相當(dāng)多的能量被晶格吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃肯牡?，沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。

　　由此可見，由于道路照明的LED 在調(diào)光運行模式下，電流的減小將帶來光輸出的減小和出光效率的增大，對LED 道路照明的運行有利。再進(jìn)一步推斷：對于上述通過改變LED正向電流來進(jìn)行調(diào)光運作的道路照明模式，照明光源中LED 的運行也將處于較為有利的工作條件下，對于采用PWM 模式來進(jìn)行調(diào)光的LED 由于間斷的運行模式也對改善LED 的運行條件有利。

　　1.2.1.2 LED 的色溫變化

　　在調(diào)光運行的模式下，由于白光LED 正向電流發(fā)生了變化，因此依據(jù)不同的調(diào)光方式其色溫變化情況也不盡相同。

　　在圖8 中，LED 的光輸出所對應(yīng)色坐標(biāo)x 和y 的值隨著LED 正向電流的變化而有規(guī)律地變化。調(diào)光時LED 的電流減小，此時x 值增大，y 值減小，從而導(dǎo)致人們不希望的色溫變化的出現(xiàn)。對于采用PWM 調(diào)光模式運行的情況，由于LED 工作時的瞬時電流不變，因而可以較好地解決色溫的偏移問題，但是發(fā)光的效率有所降低。歸納起來就是，白光LED 在道路照明應(yīng)用時，采用何種調(diào)光模式，需要基于道路照明的要求并根據(jù)人們對調(diào)光時白光LED電流減小導(dǎo)致色溫變化（紅移）的適用性（主要是辨識障礙物的能力）及容忍性的大小等來進(jìn)行選擇。

　　1.2.1.3 LED 芯片的溫升和壽命

　　LED芯片的工作溫升與其使用壽命有著直接的關(guān)系。相對而言，溫升越低，其使用的壽命就越長。例如：當(dāng)LED 芯片溫度45℃時，LED 的使用壽命為1×106 h，而溫度在105℃時，其壽命銳減為2×105 h。