LED的調(diào)光

　　作為一種光源，調(diào)光是很重要的。不僅是為了在家居中得到一個(gè)更舒適的環(huán)境，在今天來(lái)說(shuō)，減少不必要的電光線，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的是更加重要的一件事。而且對(duì)于LED光源來(lái)說(shuō)，調(diào)光也是比其他熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈等更容易實(shí)現(xiàn)，所以更應(yīng)該在各種類型的LED燈具中加上調(diào)光的功能。

　　第一部分 采用直流電源LED的調(diào)光技術(shù)

　　一．用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)亮度

　　 要改變LED的亮度，是很容易實(shí)現(xiàn)的。首先想到的是改變它的驅(qū)動(dòng)電流，因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是幾乎和它的驅(qū)動(dòng)電流直接成正比關(guān)系。圖1中顯示了Cree公司的XLampXP-G的輸出相對(duì)光強(qiáng)和正向電流的關(guān)系。

　　圖1. XLampXP-G的輸出相對(duì)光強(qiáng)和正向電流的關(guān)系

　　由圖中可知，假如以350mA時(shí)的光輸出作為100%，那么200mA時(shí)的光輸出就大約是60%，100mA時(shí)大約是25%。所以調(diào)電流可以很容易實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。

　　1.1 調(diào)節(jié)正向電流的方法

　　調(diào)節(jié)LED的電流最簡(jiǎn)單的方法就是改變和LED

負(fù)載串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻（圖2a），幾乎所有DC-DC恒流芯片都有一個(gè)檢測(cè)電流的接口，是檢測(cè)到的電壓和芯片內(nèi)部的參考電壓比較，來(lái)控制電流的恒定。但是這個(gè)檢測(cè)電阻的值通常很小，只有零點(diǎn)幾歐，如果要在墻上裝一個(gè)零點(diǎn)幾歐的電位器來(lái)調(diào)節(jié)電流是不大可能的，因?yàn)橐€電阻也會(huì)有零點(diǎn)幾歐了。所以有些芯片提供一個(gè)控制電壓接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恒流值。例如凌特公司的LT3478（圖2b）只要改變R1和R2的比值，也可以改變其輸出的恒流值。

　　圖2. 輸出恒流值的調(diào)節(jié)

　　1.2 調(diào)正向電流會(huì)使色譜偏移

　　 然而用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)亮度會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，那就是在調(diào)亮度的同時(shí)也會(huì)改變它的光譜和色溫。因?yàn)槟壳鞍坠釲ED都是用蘭光LED激發(fā)黃色熒光粉而產(chǎn)生，當(dāng)正向電流減小時(shí)，藍(lán)光LED亮度增加而黃色熒光粉的厚度并沒有按比例減薄，從而使其光譜的主波長(zhǎng)增長(zhǎng)，具體實(shí)例如圖3所示。

　　圖3.. 主波長(zhǎng)和正向電流的關(guān)系

　　當(dāng)正向電流為350mA時(shí)，主波長(zhǎng)為545.8nm；當(dāng)正向電流減小為200mA時(shí)，主波長(zhǎng)為548.6nm；當(dāng)正向電流減小為100mA時(shí)，主波長(zhǎng)為550.2nm。

　　正向電流的改變也會(huì)引起色溫的變化（圖4）。

　　圖4. 白光LED的色溫和正向電流的關(guān)系

　　由圖4可知，當(dāng)正向電流為350mA時(shí)，色溫為5734K，而正向電流增加到350mA時(shí)，色溫就偏移到5636K。電流再進(jìn)一步減小時(shí)，色溫會(huì)向暖色變化。

　　當(dāng)然這些問題在一般的實(shí)際照明中可能不算是一個(gè)大問題。然而在采用RGB的LED系統(tǒng)中，就會(huì)引起彩色的偏移，而人眼對(duì)彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允許的。

　　1.3 調(diào)電流會(huì)產(chǎn)生使恒流源無(wú)法工作的嚴(yán)重問題

　　然而在具體實(shí)現(xiàn)中，用調(diào)正向電流的方法來(lái)調(diào)光可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)更為嚴(yán)重的問題。

　　我們知道LED通常是用DC-DC的恒流驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而這類恒流驅(qū)動(dòng)源通常分為升壓型或降壓型兩種（當(dāng)然還有升降壓型，但由于效率低、價(jià)錢貴而不常用）。究竟采用升壓型還是降壓型是由電源電壓和LED負(fù)載電壓之間的關(guān)系決定的。假如電源電壓低于負(fù)載電壓就采用升壓型；假如電源電壓高于負(fù)載電壓就采用降壓型。而LED的正向電壓是由其正向電流決定的。從LED的伏安特性（圖5）可知，正向電流的變化會(huì)引起正向電壓的相應(yīng)變化，確切地說(shuō)，正向電流的減小也會(huì)引起正向電壓的減小。所以在把電流調(diào)低的時(shí)候，LED的正向電壓也就跟著降低。這就會(huì)改變電源電壓和負(fù)載電壓之間的關(guān)系。

　　圖5. LED的伏安特性

　　例如，在一個(gè)輸入為24V的LED燈具中，采用了8顆1W的大功率LED串聯(lián)起來(lái)。在正向電流為350mA時(shí)，每個(gè)LED的正向電壓是3.3V。那么8顆串聯(lián)就是26.4V，比輸入電壓高。所以應(yīng)該采用升壓型恒流源。但是，為了要調(diào)光，把電流降到100mA，這時(shí)候的正向電壓只有2.8V，8顆串聯(lián)為22.4V，負(fù)載電壓就變成低于電源電壓。這樣升壓型恒流源就根本無(wú)法工作，而應(yīng)該采用降壓型。對(duì)于一個(gè)升壓型的恒流源一定要它工作于降壓是不行的，最后LED就會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。實(shí)際上，只要是采用了升壓型恒流源，在用調(diào)正向電流調(diào)光時(shí)，只要調(diào)到很低的亮度幾乎一定會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。因?yàn)槟菚r(shí)候的LED負(fù)載電壓一定是低于電源電壓。很多人因?yàn)椴涣私馄渲械膯栴}，還總要去從調(diào)光的電路里去找問題，那是徒勞無(wú)益的。

　　采用降壓型恒流源問題會(huì)少一些，因?yàn)槿绻緛?lái)電源電壓高于負(fù)載電壓，當(dāng)亮度是往低調(diào)，負(fù)載電壓是降低的，所以還是需要降壓型恒流源。但是如果調(diào)到非常低的正向電流，LED的負(fù)載電壓也變得很低，那時(shí)候降壓比非常大，也可能超出了這種降壓型恒流源的正常工作范圍，也會(huì)使它無(wú)法工作而產(chǎn)生閃爍。

　　1.4 長(zhǎng)時(shí)間工作于低亮度有可能會(huì)使降壓型恒流源效率降低溫升增高而無(wú)法工作

　　一般人可能認(rèn)為向下調(diào)光是降低恒流源的輸出功率，所以不可能會(huì)引起降壓型恒流源的功耗加大而溫升增高。殊不知當(dāng)降低正向電流時(shí)所引起的正向電壓降低會(huì)使降壓比降低。而降壓型恒流源的效率是和降壓比有關(guān)的，降壓比越大，效率越低，損耗在芯片上的功耗越大。圖6是SLM2842J的效率和降壓比的關(guān)系曲線。