解析基于直流电源和交流电源的LED调光技术

作为一种光源，调光是很重要的。不仅是为了在家居中得到一个更舒适的环境，在今天来说，减少不必要的电光线，以进一步实现节能减排的目的是更加重要的一件事。而且对于LED光源来说，调光也是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现，所以更应该在各种类型的LED灯具中加上调光的功能。

第一部分 采用直流电源LED的调光技术

一.用调正向电流的方法来调亮度

要改变LED的亮度，是很容易实现的。首先想到的是改变它的驱动电流，因为LED的亮度是几乎和它的驱动电流直接成正比关系。图1中显示了Cree公司的XLampXP-G的输出相对光强和正向电流的关系。

图1. XLampXP-G的输出相对光强和正向电流的关系

由图中可知，假如以350mA时的光输出作为100%，那么200mA时的光输出就大约是60%，100mA时大约是25%。所以调电流可以很容易实现亮度的调节。

1.1 调节正向电流的方法

调节LED的电流最简单的方法就是改变和LED负载串联的电流检测电阻(图2a)，几乎所有DC-DC恒流芯片都有一个检测电流的接口，是检测到的电压和芯片内部的参考电压比较，来控制电流的恒定。但是这个检测电阻的值通常很小，只有零点几欧，如果要在墙上装一个零点几欧的电位器来调节电流是不大可能的，因为引线电阻也会有零点几欧了。所以有些芯片提供一个控制电压接口，改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。例如凌特公司的LT3478(图2b)只要改变R1和R2的比值，也可以改变其输出的恒流值。

图2 输出恒流值的调节

1.2 调正向电流会使色谱偏移

然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一个问题，那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。因为目前白光LED都是用兰光LED激发$荧光粉而产生，当正向电流减小时，蓝光LED亮度增加而$荧光粉的厚度并没有按比例减薄，从而使其光谱的主波长增长，具体实例如图3所示。

图3 主波长和正向电流的关系

当正向电流为350mA时，主波长为545.8nm;当正向电流减小为200mA时，主波长为548.6nm;当正向电流减小为100mA时，主波长为550.2nm。

正向电流的改变也会引起色温的变化(图4)。

图4. 白光LED的色温和正向电流的关系

由图4可知，当正向电流为350mA时，色温为5734K，而正向电流增加到350mA时，色温就偏移到5636K。电流再进一步减小时，色温会向暖色变化。

当然这些问题在一般的实际照明中可能不算是一个大问题。然而在采用RGB的LED系统中，就会引起彩色的偏移，而人眼对彩色的偏差是十分敏感的，因此也是不能允许的。

1.3 调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题

然而在具体实现中，用调正向电流的方法来调光可能会产生一个更为严重的问题。

我们知道LED通常是用DC-DC的恒流驱动电源来驱动的，而这类恒流驱动源通常分为升压型或降压型两种(当然还有升降压型，但由于效率低、价钱贵而不常用)。究竟采用升压型还是降压型是由电源电压和LED负载电压之间的关系决定的。假如电源电压低于负载电压就采用升压型;假如电源电压高于负载电压就采用降压型。而LED的正向电压是由其正向电流决定的。从LED的伏安特性(图5)可知，正向电流的变化会引起正向电压的相应变化，确切地说，正向电流的减小也会引起正向电压的减小。所以在把电流调低的时候，LED的正向电压也就跟着降低。这就会改变电源电压和负载电压之间的关系。

图5 LED的伏安特性

例如，在一个输入为24V的LED灯具中，采用了8颗1W的大功率LED串联起来。在正向电流为350mA时，每个LED的正向电压是3.3V。那么8颗串联就是2*V，比输入电压高。所以应该采用升压型恒流源。但是，为了要调光，把电流降到100mA，这时候的正向电压只有2.8V，8颗串联为22.4V，负载电压就变成低于电源电压。这样升压型恒流源就根本无法工作，而应该采用降压型。对于一个升压型的恒流源一定要它工作于降压是不行的，最后LED就会出现闪烁现象。实际上，只要是采用了升压型恒流源，在用调正向电流调光时，只要调到很低的亮度几乎一定会产生闪烁现象。因为那时候的LED负载电压一定是低于电源电压。很多人因为不了解其中的问题，还总要去从调光的电路里去找问题，那是徒劳无益的。

采用降压型恒流源问题会少一些，因为如果本来电源电压高于负载电压，当亮度是往低调，负载电压是降低的，所以还是需要降压型恒流源。但是如果调到非常低的正向电流，LED的负载电压也变得很低，那时候降压比非常大，也可能超出了这种降压型恒流源的正常工作范围，也会使它无法工作而产生闪烁。

1.4 长时间工作于低亮度有可能会使降压型恒流源效率降低温升增高而无法