可调光节能灯技术及其应用

摘要：以其典型智慧型可调光节能灯技术为例对其主要功能特征与应用作分析说明，探讨如何让可调光节能灯自动适应不同的可控硅调光器，以及适应各地电网频率差异，从而最大程度的接近白炽灯的调光性能。

当今在市面上销售的普通节能灯是不可以进行调光的，在不需要太亮的时候，能源就白白流失了;是否有可以和白炽灯一样可以方便的进行调光的方案呢?答案是肯定的。为此探讨如何让可调光节能灯自动适应不同的可控硅调光器，以及适应各地电网频率差异，从而最大程度的接近白炽灯的调光性能，成为照明系统的热点。而目前智慧型可调光节能灯解决方案己有：可支持 TRIAC 调光LED驱动器和针对固态照明(SSL)应用、支持TRIAC 调光的单级功率因数校正LED 驱动器以及可控硅调光器无级调光等多种新型技术面世。值此以其典型为例对其主要功能特征与应用作分析说明。首先从智慧型可控硅调光器无级调光基本架构述起。

1 可控硅调光器无级调光基本架构(见图1所示)

1.1 基本架构

该基本架构由(三端双向可控硅)TRIAC(三端双向可控硅)、功率因素校正器(PFC)、微处理器(MCU)及电子镇流器控制集成电路]成。它是最接近传统的白炽光调光的效果，控制电路通过 PFC 电路确保直流母线电压的稳定，通过MCU 来检测可控硅输出电压来判断调光器的设定位置，MCU 通过给电子镇流器控制集成电路来输出对应的输出功率，实现无级调光。

若对于成本敏感和体积要求很小的节能灯方案，可以将PFC 电路去掉，使用MCU 来识别可控硅的导通角来判断用户设定的亮度，以及通过MCU 来动态补偿电网的电压的变动，从而使到CFL 的亮度可以最大程度的接近白炽灯的调光性能。

1.2 关于新型电子镇流器控制IC的应用

图1中MCU与镇流器控制器芯片及PFC芯片有多种选择。可以用基于高集成度、低成本的镇流器控制器芯片(如UBA2014芯片- NXP 公司产)与一款内置PWM模块、低成本、小体积智能芯片作为MCU(如PIC12F615型-美国微芯公司产)，以构建出实用智慧型可控硅调光器无级调光器。其特点是能在高温、强干扰环境下稳定工作。

而智慧型可控硅调光器无级调光器中新型电子镇流器控制IC选择很重要。值此以UBA2014芯片为例作说明。为什么应用UBA2014芯片呐?这是因其UBA2014芯片是用来驱动荧光灯的电子镇流器控制集成电路。它能驱动两个功率MOS管，并包含有电平移位元电路、自激振荡器、灯电压检测路、灯电流控制功能、定时功能以及保护功能等。在灯预热期间，UBA2014 控制流过灯丝的电流及预热时间，以保证灯丝得到充分而最佳的预热，降低灯启辉时所需的启辉电压，延长灯丝寿命。集成电路通过控制预热时间和预热电流，可以很方便的定制出各种需要的启动时间。无论在启辉阶段还是灯管出现异常情况，容性模式保护功能都可以确保功率MOS 管处于安全工作。

其工作方式为：在灯点亮阶段，灯的平均电流受到控制。集成电路通过改变输出频率来改变灯的平均电流，从而实现灯的调光功能。当灯管老化、灯失效或灯管被取下时，UBA2014 均有多种保护功能。在电压低时，有掉电保护功能，以保护功率不至损坏。而UBA2028T 是UBA2014 集成功率MOSFET 的版本，可以驱动23W 及以下节能灯，并实现调光功能。

2 新型支持TRIAC调光LED驱动器应用

以支持TRIAC 调光LED驱动器LM3445(美国国家半导体公司产)应用为例作分析说明。

2.1主要功能特征

优势。其应用电压范围可从 80 VAC 到 270 VAC，其导通角检测器/译码器可以实现全范围的(100:1)调光，内置300Ω泄流电阻可确保 TRIAC 信号译码无误，独特的调控架构可确保恒定的纹波电流以延长LED的工作寿命，并保证可调节输出电流高至或大于1A，又可通过主/从操作方式控制多条灯串的亮度。具体优点有四：其一、离线式解决方案优点是为容易使用与降低设计的复杂度;其二、角度侦测器/译码器优点是为可实现无闪烁的 100:1 全范围调光;其三、独特的调控结构优点是为设计简单及方案尺寸小巧并可维持稳定的纹波电流以延长LED的寿命;其四、主/从控制优点是为允许一个 TRIAC 为多条LED灯串提供稳定的调光控制并可轻易地应用到现行的照明系统中而不需更改设计。

上述这四大优点实际上也就是能全范围调光能力与无闪烁的稳定调光功能。因为最新的TRIAC调光LED驱动器能够提供100:1的调光比，故从最亮调到最暗的全程都能保持稳定的亮度变化。同时，在标准市电电压下驱动多个串联LED，又都能保持恒定的电流;而TRIAC调光LED驱动器可适用于具备主/从控制功能的多芯片解决方案，采用一个TRIAC调光器便能控制多串LED，并确保调控时的亮度变化平滑