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解析可轻松实现无闪烁调光的LED驱动器IC及电路设计

2010-10-28 11:26
flinay
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         LED亮度高、功耗小、小型化、寿命长等优点推动了该技术的迅速发展,但LED照明技术仍存在成本高、散热器过大、发光率低以及调光等挑战。在设计过程中,工程师进行LED常规调节时往往会遇到启动速度慢、闪烁、光照不均匀等情况,因此如何解决LED闪烁问题成为工程师当务之急。如果能够提供高精度恒流控制(能够分析可控硅控制器的可变相位角输出,对流向LED的恒流进行单向调整),输入EMI滤波器电感和电容非常小,那么进行有效的无闪烁调光是否便能成为可能?日前,Power Integrations (PI)公司LinkSwitch-PH系列LED驱动器IC很好地解决这一困扰,该产品的初级侧控制技术还省去了隔离反激式电源中常用的光耦器和辅助电路(即次级侧控制电路),同时控制器中的PFC部分还省去了大容量电解电容,这对LED无闪烁调光的确带来了一大福音。

        如今,LED照明已成为一项主流技术。LED手电筒、交通信号灯和车灯比比皆是,各个国家正在推动用LED灯替换以主电源供电的住宅、商业和工业应用中的白炽灯和荧光灯。换用高能效LED照明后,实现的能源节省量将会非常惊人。仅在中国,据政府当 局估计,如果三分之一的照明市场转向LED产品,他们每年将会节省1亿度的用电量,并可减少2900万吨的二氧化碳排放量。然而,仍有一个障碍有待克服,那就是调光问题。

         白炽灯使用简单、低成本的前沿可控硅调光器就可以很容易地实现调光。因此,这种调光器随处可见。固态照明替换灯要想真正获得成功的话,就必须能够使用现有的控制器和线路实现调光。

          白炽灯泡就非常适合进行调光。具有讽刺意味的是,正是它们的低效率和随之产生的高输入电流,才是调光器工作良好的主要因素。白炽灯泡中灯丝的热惯性还有助于掩盖调光器所产生的任何不稳定或振荡。在尝试对LED灯进行调光的过程中遇到了大量问题,常常会导致闪烁和其他意想不到的情况。要想弄清原因,首先有必要了解可控硅调光器的工作原理、LED灯技术以及它们之间的相互关系。图1所示为典型的前沿可控硅调光器,以及它所产生的电压和电流波形。

典型的前沿可控硅调光器

图1. 前沿可控硅调光器

        电位计R2调整可控硅(TRIAC)的相位角,当VC2超过DIAC的击穿电压时,可控硅会在每个AC电压前沿导通。当可控硅电流降到其维持电流(IH)以下时,可控硅关断,且必须等到C2在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关,相位角的变化范围介于0度(接近0度)到180度之间。

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