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　　近年來，隨著LED燈具的出現(xiàn)，照明領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。在歐洲和美國的零售商店，古老的白熾燈泡已難覓蹤跡，甚至禁止銷售。而在替代燈具市場，低功耗的緊湊型熒光燈（CFL）現(xiàn)在面臨著新的競爭對手。LED技術(shù)正在不斷改進(jìn)，LED燈具在亮度和功率方面日益強(qiáng)大。這些特性再加上其特有的高能效，使LED燈具成為照明的理想選擇。

　　一般白熾燈泡每瓦能產(chǎn)生10流明，而LED制造商宣稱LED燈具每瓦最高可達(dá)到100流明。然而，外形和最高工作溫度的局限使得LED難以發(fā)揮全部潛力。目前性能最好的LED替代燈具，效率可達(dá)到每瓦50-60流明。因此，LED燈具在效率標(biāo)準(zhǔn)方面與CFL燈具已經(jīng)難分伯仲（注：CFL燈的效率范圍為每瓦60-70流明，且改進(jìn)潛力有限）。

　　生態(tài)問題也日益受到公眾關(guān)注。隨著人們對全球變暖和氣候變化等環(huán)境問題的意識不斷提高，節(jié)約資源和能源的理念正成為很多市場營銷策略的要點(diǎn)。

　　過去10年間汽車油耗的降低和白熾燈的禁用很好地說明了這一趨勢。全球多國政府已經(jīng)制定白熾燈淘汰的時(shí)間表。還有一些公共政策專門為節(jié)能環(huán)保的“生態(tài)”產(chǎn)品提供寬松的稅收支持或其他財(cái)務(wù)幫助。

　　LED的內(nèi)在優(yōu)勢非常符合公眾對安全、節(jié)能和環(huán)保照明解決方案的熱切期盼。LED還有許多其他優(yōu)點(diǎn)，如較高的調(diào)光能力、較長的使用壽命和較小的外形尺寸，在外形、顏色、壽命和成本方面打開了方便之門。

　　采用在機(jī)械、光、電和熱等各方面都兼容的LED照明解決方案替代傳統(tǒng)的照明源（熒光燈、CFL節(jié)能燈、鹵素?zé)艋蚱渌谉霟簦┦且粓稣诎l(fā)生的工業(yè)變革。商務(wù)、辦公和住宅照明市場呼喚高質(zhì)量的LED改良燈具。盡管成本問題仍然是這些解決方案的主要障礙，但同時(shí)還需要注意以下技術(shù)問題：與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的電氣兼容性，特別在使用標(biāo)準(zhǔn)入墻式插座調(diào)光器時(shí)；外形須采用螺口型式；必須解決LED的散熱問題。

　　一、調(diào)光器的兼容性

　　目前，家庭、旅館和辦公場所照明燈具的控制設(shè)備都是針對白熾燈設(shè)計(jì)安裝的。提供調(diào)光功能的最好方法是使用“市電切相”調(diào)光器。這種調(diào)光器原理上是為白熾燈供電而開發(fā)的。從電學(xué)方面看，白熾燈可視為一個(gè)電阻性負(fù)載。 

　　而電子照明源（如CFL節(jié)能燈或LED燈）的電氣等效負(fù)載則不再是純阻性負(fù)載。這樣在調(diào)光器工作方式上就產(chǎn)生了很大的不同。負(fù)載使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能失常，可能出現(xiàn)令人非常不舒服的閃爍、甚至損壞燈具或調(diào)光器。這樣可能引起用戶不滿，從而推遲采用LED解決方案。目前，調(diào)光器仍然價(jià)格昂貴且難以安裝。因此，推出兼容現(xiàn)有調(diào)光器的優(yōu)質(zhì)解決方案成為兌現(xiàn)LED照明推廣承諾的必然。

　　切相調(diào)光器雖然類型各異，但是工作原理基本相同（即在每個(gè)周期切掉部分電源正弦波）。這可以通過開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。開關(guān)接通時(shí)，電源就輸送到負(fù)載（燈泡）。開關(guān)斷開時(shí)，則不供電。通過調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)供給負(fù)載的總能量。

　　調(diào)光器分為兩類：前沿切相型和后沿切相型。

　　前沿切相調(diào)光器，就是在電源半周期開始時(shí)切相。經(jīng)過了與調(diào)光位置相對應(yīng)的一段時(shí)間后，開關(guān)才導(dǎo)通為負(fù)載供電直至半周期結(jié)束。經(jīng)過零點(diǎn)后，重復(fù)相同操作。

　　后沿切相調(diào)光器，就是開關(guān)在半周期開始時(shí)導(dǎo)通，經(jīng)過與調(diào)光位置相對應(yīng)的一段時(shí)間后斷開，并將斷開狀態(tài)保持至半周期結(jié)束。經(jīng)過零點(diǎn)后，重復(fù)相同操作。

　　要完成切相，主要使用兩個(gè)技術(shù)：TRIAC（雙向可控硅）開關(guān)或晶體管開關(guān)。TRIAC調(diào)光器多為前沿切相調(diào)光器。晶體管開關(guān)既可以是前沿切相調(diào)光器也可以是后沿切相調(diào)光器。TRIAC調(diào)光器的問題是它需要滿足特殊的條件才能正常工作：TRIAC可以通過觸發(fā)柵極來打開，一旦觸發(fā)，仍需要一個(gè)最小的電流來維持其處于導(dǎo)通狀態(tài)。這個(gè)觸發(fā)電流被稱為“閂鎖電流”，而且為了保持TRIAC導(dǎo)通，電流必須加載一段時(shí)間。

　　一旦器件被閂鎖，必須有持續(xù)的電流供應(yīng)。這個(gè)電流被稱為“保持電流”。如果這個(gè)電流斷開或減弱，TRIAC將關(guān)斷。

　　為了兼容調(diào)光器，LED燈具必須吸收調(diào)光器所需的保持電流。例如，如果一只6W的LED燈（大致相當(dāng)于40W的白熾燈泡）要與一個(gè)最小負(fù)載為10W的調(diào)光器配合使用，就需要一些額外電路來提供足夠的保持電流。在這種情況下，燈泡效率會(huì)降低，但與40W相比仍然是高效率。如果沒有這個(gè)電路，LED燈則無法正常工作。不同調(diào)光器的保持電流有所不同。 因此，額外損耗越大，與調(diào)光器的兼容性就越好?？烧{(diào)光應(yīng)用的設(shè)計(jì)難點(diǎn)就在于找到燈具效率和調(diào)光器兼容性之間的最佳權(quán)衡。

　　恩智浦的SSL2101（及其衍生產(chǎn)品SSL2102）有兩個(gè)由IC控制的集成泄放開關(guān)。通過外接電阻，可以設(shè)置兩個(gè)不同的泄放電流。IC為電流選擇提供了更大的靈活性，并優(yōu)化了調(diào)光器兼容性。SSL2103（SSL2101的僅控制器集成版本）中則去掉了集成的泄放開關(guān)，但可以用低成本的外部雙極型開關(guān)（仍由IC驅(qū)動(dòng)）代替，可選擇提供更高的泄放電流。同時(shí)，該版本還移除用于轉(zhuǎn)換器操作的內(nèi)置MOSFET，但可以進(jìn)行外部修正，從而形成滿足特定調(diào)節(jié)要求的解決方案。

　　二、選擇外形尺寸與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)系

　　LED燈具本質(zhì)上屬于電流驅(qū)動(dòng)型。它們的發(fā)光強(qiáng)度大致與通過電流成正比。因此，可以采用不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用市電來驅(qū)動(dòng)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇的關(guān)鍵目標(biāo)之一是確定最終應(yīng)用的外形尺寸。小于15W的低功率LED燈主要針對現(xiàn)有燈具的改良應(yīng)用。這意味著燈泡的形狀必須與現(xiàn)有傳統(tǒng)燈具相近。

　　目前市售產(chǎn)品主要采用下面三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)： 

　　1、LED與電阻串聯(lián)

　　LED與電阻串聯(lián)，電阻與市電直接相連。這種拓?fù)渥詈唵?。只要電源電壓高于二極管正向電壓之和，LED即導(dǎo)通。LED的最大電流由電阻值決定：

　　其中n是LED的數(shù)量， Vf是其正向電壓。

　　這個(gè)解決方案簡單但效率不高。例如，一個(gè)12W的應(yīng)用，其LED的最大電流可能達(dá)500 mA。總正向電壓將為24V。對于220V的交流市電，所需電阻值為574Ω。這個(gè)電阻在電流為500mA時(shí)將消耗143W功率。當(dāng)然，我們可以考慮使用低電流二極管，但達(dá)到相同功率所需的V_f更高。這樣做的直接后果是，開啟時(shí)間大幅縮短，且會(huì)出現(xiàn)閃爍。

　　2、降壓式拓?fù)?

　　降壓式拓?fù)涫亲罡咝У耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。其基本原理如圖所示。

Fig 5.   降壓式拓?fù)湓韴D

　　當(dāng)開關(guān)接通時(shí)，電流流過LED線圈并發(fā)光。為了控制電流值，一個(gè)傳感器電阻與地串聯(lián)。通過檢測該電阻上的電壓，當(dāng)其達(dá)到過流保護(hù)（OCP）值時(shí)，開關(guān)會(huì)斷開。線圈中存儲的能量則通過續(xù)流二極管和LED釋放。

　　這種拓?fù)溆袃纱髢?yōu)點(diǎn)： 

　　首先是效率非常高，特別是低功率應(yīng)用時(shí)（小于10W）。使用這種拓?fù)涞腖ED普通照明燈通常宣稱其效率高于90%。

　　第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是外形尺寸。總體外形尺寸對于燈具改良市場非常重要，因?yàn)樽罱K的產(chǎn)品外形必須與傳統(tǒng)白熾燈或鹵素?zé)舢a(chǎn)品相近。降壓式拓?fù)洳皇褂米儔浩骰蚬怦钇骷?，因此線圈相對較小，特別在開關(guān)頻率相對較高時(shí)尤其如此。

　　這種拓?fù)湟灿袃蓚€(gè)主要缺點(diǎn)：

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