技术共享：如何设计可调光LED灯

多年来，制造商一直在将LED灯推向市场，其最终目标是取代白炽灯和紧凑型荧光灯（CFL）。这些灯泡设计的发展已经从非常简单的不可调光解决方案发展到先进但昂贵的可调光解决方案，再到更具成本效益的可调光解决方案。
许多LED灯声称是可调光的，但实际上，许多LED灯的性能不是很理想，并且由于所使用的调光器和电路负载而导致性能有所不同。有时，将LED灯安装在带有调光器的房间中后，LED灯可能会闪烁，并且亮度无法均匀调节。
这些缺陷是由于以下事实造成的：美国现阶段使用的大多数调光器均基于双向可控硅（TRIAC）两线前沿切相电路。这些电路是在1960年代开发的，适用于电阻白炽灯。
TRIAC是双向半导体功率开关，由可变定时电路产生的脉冲触发，并在导通电流高于保持电流时保持导通。调光器电路的类型很多，它们使用具有不同特性的设备以及不同的控制电路和滤波器组件。
LED灯的驱动器电路将交流输入功率转换为低压直流电源，并保持稳定的电流以驱动高亮度LED负载以获得恒定的光输出。为了通过基于三端双向可控硅开关元件的调光器来调节基本的LED驱动器电路，必须添加一些其他组件以实现稳定的调光器操作，并且可以根据调光器的相角来调节输出电流。
由于调光器差异很大，所连接的LED调光电路的性能也有所不同。由于没有明确的标准来对带有调光器的LED灯泡的性能进行分类，因此这个问题变得更加复杂。
最多，一些灯泡制造商会提供他们认为与其产品兼容的调光器列表。在美国能源部（DoE）的支持下，美国国家电气制造商协会（NEMA）开始为由切相调光器驱动的LED灯制定调光标准，包括确定是否达到可接受性能和指标的测试程序。
希望该标准最终将有助于清理市场上那些声称是可调光的产品，但这些产品的性能与最终用户所期望的柔和稳定的调光相去甚远。 LED灯泡中使用的大多数驱动电路包括降压，降压-升压或反激转换器。
在所有情况下，都可以修改基本电路以获得可接受的调光性能，而不会增加设备的成本和复杂性。这样，可以提高可调光驱动器的性能，从而满足消费照明市场的成本节约要求。
兼容性问题是TRIAC调光器电路如何与LED驱动器输入电路相互作用。单级LED驱动器示例电路（图2）代替了图1中代表白炽灯的电阻负载。
尽管此电路由于在稳定运行期间的高功率因数而模拟了电阻负载，但其前端还包括了用于以下目的的电容器EMI滤波。此外，LED灯泡比同等的白炽灯耗电少25％。
结果，在触发TRIAC之前，调光器主要在AC线路半周期内承受电容性负载。 ＆amp; nbsp;图1：典型的调光器示意图。
图2：基本的LED驱动器电路框图如果要按照设计目标操作图1所示的双向触发电路，则还需要到中性点的电阻路径。如果将其更改为容性负载，则该电路将无法正常工作，并且会在周期转换期间引起不稳定的触发，这表现为输出光不断闪烁。
TRIAC启动时，由于高dv / dt，调光器和LED驱动器中的EMI滤波器也会引起振铃和振荡。当振荡幅度达到一定水平时，它将使电流下降到“保持电流”以下，从而使可控硅关断，并且在下一条线过零之前不能保持可控硅。
这种情况通常是由于触发电路重新触发TRIAC，导致它在单个线路半周期内多次打开和关闭。除了给组件施加压力并可能损坏调光器或LED驱动器之外，这还将导致严重的闪烁和令人不愉快的噪声。
假设用适用于LED灯的调光器代替调光器不是理想的解决方案，则上述问题可以通过修改来解决。