如何善用感测器技术保证LED照明的环保优势

关频率要发生变化，以保持输出电压的恆定。此处，使用振盪器（内有Q102的电路）维持恆定的开关频率，从而在整个电源週期内维持一种恆定的工作週期，此可改变工作週期（虽然以极低的速度），以便调整输出电流。因为LED不是动态负载，所以不会产生问题，藉由这种改变，输入电流将与输入电压对应，转换器将恆定工作于不连续导电模式（DCM），获得极佳的功率因数。

　　图3 路灯电源设计架构

　　图4显示整个电源週期内初级侧（黑色）和次级侧（灰色）的电流。很明显，电流的峰值呈正弦形曲线，此使其能在使用小输入电容时，仍获得好的功率因数和低传导辐射。

　　图4 电源週期内初级侧与次级侧的电流

　　该电路能够在不使用额外PFC电路的情况下获得好的功率因数。缺点是在双倍线路频率下，次级侧的涟波电流很大，但对于LED照明而言，此并不足以担忧，因为肉眼无法察觉高达100Hz的闪烁频率。

　　在次级侧，利用一个电路将输出电流（用分流电阻测量）转换成初级侧调节器的回馈讯号，以获得驱动LED的电流输出。在这裡对平均输出电流进行调节，是因为回馈迴路必须缓慢，以便在输入端获得好的功率因数。另一个优点是使用金属箔电容作为输入电容，其小尺寸符合缩小空间方面的要求，并显着延长LED寿命。

　　LED灯的寿命也经由LED的亮度漂移决定，如欧司朗光电半导体（OSRAM Opto Semiconductors）的LED产品Golden Dragon Plus平均寿命为45，000小时（焊接条件下，温度85℃，以0.7安培电流连续工作）。其可分成四阶段，第一阶段是能够上下相对快速漂移的阶段，接下来是反射器老化阶段，然后是LED仅有一点漂移的较长阶段，最后是灯寿命漂移真正终止的阶段，在这个阶段中，亮度持续降低。

　　LED的失效不会是突发式灾难，但在到达额定寿命期时，其亮度会下降至70%。灯将随时间的推移持续变暗。在某些应用中，这并不是问题，但对于其他一些有标準和规範要求亮度恆定的应用中，此种情况是不能被接受的。与使用高压钠灯的普通路灯相比，LED灯相对更加耐用，并具有更长的寿命。不过仍有进一步提升的可能性。为延长寿命，并减低设计对环境的影响，可使用亮度感测器来调节亮度，并在寿命期内获得恆定的发光度。

　　图5为用于高功率LED调光的次级侧恆流控制电路的範例。为在不改变颜色情况下改变LED的亮度，使用脉宽调变方案，其在电路的输入端加入一个方波讯号。当电压高于1伏特时，调节器不作用，LED串内没有电流流过；电压很低时，IC的输入节点会承担分流电阻反映出的电压，有效的接通电流控制，并使LED串在此种恆定电流下工作。这将产生恆流脉衝，紧接着是暂停，即无电流流过，如此将会在不改变颜色的情况下调节LED亮度。结合上面的PFC返驰式电路，重要的是对这种不会随线路频率产生可见节拍频率的脉衝宽度调变（PWM）讯号使用一种调变频率。

　　图5 高功率LED调光的次级侧恆流控制电路

　　製作亮度感测器的方法多元，如可使用光电晶体或光敏二极管，但皆需部分类比电路，以便使其讯号适用于调节；还有一种众多商用亮度感测器均使用的标準化类比介面，其控制电压範围为010伏特。在杂讯较大的环境中，讯号也能随电流迴路传送，如以020毫安培电流工作，另外，在感测器或者感测器阵列与中央控制器相结合之处可使用数位介面来进行亮度调节，甚至达到备援作用，如可对部分出现故障的灯进行补偿。此点尤其有利于不便更换灯的环境，如在半导体生产厂内。

　　利用这样的中央控制器和灯，调节和接通操作不会对灯的寿命产生负面影响，尚能提供更多的功能，如根据用户在场与否进行调节、环境光调节、遥控（透过电话或简讯）开灯关灯等。

　　在早期，LED照明解决方案的输出光度低，可靠性也较差，这些缺点阻碍其普及，然随后这些问题逐渐被克服，LED照明解决方案获得更广泛的应用。现在，随着控制电路和应用的不断开发，LED的长效寿命特性开始大放异彩，它的生态环保优势也被充分的显现出来。