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LED灯具调光作用不抱负?教你怎么改进

阻碍LED照明被广泛采用的因素之一,就是它们同早先安装的切相(phase-cut)调光器之间的不良匹配性能。根据NEMA(国家电气制造商协会)的数据,仅仅在北美地区,就安装有1.5亿只家用切相调光器—

  阻止LED照明被广泛选用的要素之一,便是它们同新近装置的切相(phase-cut)调光器之间的不良匹配功能。

  依据NEMA(国家电气制造商协会)的数据,只是在北美区域,就装置有1.5亿只家用切相调光器—— 一种用于白炽灯光源的器材。白炽灯泡固有的热惰性掩盖了调光器们的那些不受欢迎的特性。相反,LED灯具,特别是其间的供电电路或许说驱动电路,不得不挣扎着敷衍商场上这些切相调光器的不断改动和不稳定的输出。由此而发生的灯具与灯具之间,甚至调光器与调光器之间的大规模改动,而这些对终端用户来说是不行承受的,虽然经过完成自习惯的驱动电路规划可以缓解这个问题。

  最初,切相调光器是作为一种简略、高效而廉价的办法被规划用于白炽灯光源的亮度调理的。它经过约束供给给负载的功率来完成调光,只允许沟通电网每个半周在必定百分比的时刻处于导通状况。经过改动调光器的方位,就可以改动导通的周期,然后操控施加于负载的功率,终究完成光输出的改动。

  切相调光器

  现在有两种不同类型的切相调光器(图1)。前沿切相调光器推迟过零点之后的触发角(firing angel),将沟通电每个半周的初始部分切除,而只让后边的部分导通。后沿调光器作业于相反的方法,在沟通电每半周的初始部分导通,而在后边部分截止。前沿调光器仅需运用一个有源器材——三端双向可控硅开关元件——这使得它们的本钱十分廉价,并因此而占有了整个北美商场的主导地位。

  导致LED灯具功能的差异化的一个要素便是切相调光器发生的最大和最小触发角存在着很大的不共同。不同的供货商,以及不同的产品型号,其触发角的改动规模都十分大。如此一来,其导通时刻和施加给负载的功率也会呈现改动。实际上,经过对市售的64只来自不同供货商的调光器的查询,咱们发现其触发角的最小值动摇规模为17°~72°,而最大触发角的动摇规模为104°~179°(图2),——两者都存在一个巨大的跨度。

  下表中显现了来自两家广泛运用的制造商的切相调光器所发生的触发角的特定最大与最小值。一切的可调光LED灯具的电源供电电路,其调光器的导通周期都与LED的作业电流直接相关,并因此而影响着灯具的发光量。假定LED驱动电路具有固定的调光曲线,恰如今日商场上一切驱动电路所完成的那样,那么针对不同的调光器,该驱动电路的功能体现也会不一样。此外,调光曲线上的任何非线性都会加重调光器之间的功能差异。

  触发角的改动

  在规划切相调光电源电路的时分,制造商有必要确认该电源电路在什么样的触发角发生最大和最小的LED作业电流。假设该电路具有一条固定的调光曲线,这就迫使他们要依据功能要求对特定的调光器做出一项或许多项退让。

  考虑这样一种状况:电源电路的最小调光级为1%输 出电流,对应的触发角为30°,而最大调光级为100%, 对应的触发角为158°,相应的调光曲线示于图3。假设电 源电路作业于表中所示的两只调光器的状况,它就会完美 匹配那只Leviton调光器,在该调光器的最小物理方位到达最小的调光级,而在其最大物理方位到达最大的调光级。

  可是,假设该电路与那只Lutron调光器协同作业,它就达不到最大100%的调光级。它将只能到达最多49%的调光水平,由于该Lutron调光器发生不了宽达158°的触发角。进一步说,它也完成不了1%的最小调光水平,由于该Lutron调光器也完成不了低达30°的触发角。在本例中,它将只能到达1.7%的调光水平。

  别的一种计划是将最小与最大调光水平别离设置成 匹配Lutron调光器的45°和138°的触发角,如图4所示。在这个场景中,驱动器将完美匹配Lutron调光器,可是 假设与Leviton调光器合作运用,仍然会存在问题。运用这些条件于该调光曲线,驱动器将到达其所希望的1%的最小调光级,以及100%的最大调光级;可是,这样一来,在调光器的底端会存在着12%的空程,在顶端则存在着16%的空程,在这些区域里,调光器仍然可以移动,可是不会发生调光作用

  一些工业攻略,比方照明研讨中心(LRC)的 ASSIST (固态照明体系及技能联盟)项目所开发的辅导文档,就主张在整个调光规模之内,任何方位的空程规模不要超越10%,而LRC的进一步研讨标明,用户发现有空程存在的时分,就会感觉很不舒畅。前面的比如就不能满意该主张的要求,不管是在调光行程的底端仍是顶端。这个问题,会跟着调光器的不同而体现得更严峻。针对现在商场上的调光器的相位角规模,既要防止输出水平的改动,又要防止调光器的空程,是不行能只是运用一条固定的调光曲线就完成对它们的支撑的。

  自习惯调光解决计划

  为了消除不同调光器带来的行为上的差异,驱动器有必要动态调整其调光曲线,以适配当时运用的调光器的专有特性。智能驱动器可以运用依据软件的学习算法来适配相位角的改动。要支撑市面上一切的调光器,智能驱动器需求以一条缺省的调光曲线为根底,依据其所观测到的数据来进行适配。该缺省调光曲线的最大与最小相位角应该居于市面上一切可用调光器的最坏的约束条件之内。将缺省值设置为在95°到达最大调光输出,以及在75°时到达最小的调光输出,就可以满意这个要求(图5a)。然后,当该驱动器作业于某只切相调光器的时分,学习算法就可以监督该调光器发生的相位角,假设相位角超出了当时的限定值,就对该限定值及调光曲线进行相应的调整。

  以上表中的Lutron调光器为例,当该调光器被调理到其最大方位的时分,它会发生一个更宽的高达138°的相位角。驱动器的学习算法发现该相位角大于其从前存储的最大限定值,所以将该限定值和调光曲线进行更新以适配这种状况。当调光器被调理到最小方位的时分,它会发生一个更小的低达45°的相位角,驱动器的学习算法检测到该相位角低于驱动器从前存储的最小限定值,所以对存储的值及调光曲线进行更新,以适配这种状况。

  图5b展现了该算法在完成对Lutron调光器的适配之后的调光曲线及其最大与最小限定值。该图清楚显现了在 调光器的最大方位,驱动器的的调光输出到达了100%且没有任何空程;而在最小方位,驱动器的调光输出到达了1%且没有任何空程。在这个事例中,驱动器完美匹配了与之合作作业的Lutron调光器。

  接连适配

  驱动器或许需求对两个状况进行抱负适配以习惯不同相位角的状况——装置的时分以及调光器被替换的时分。为了简化装置流程,并防止给用户带来杂乱或耗时的学习进程,驱动器的自习惯调光算法可以被装备成永久激活状况。经过接连监督输入的相位角,驱动器就可以确认是否需求更新其限定值和调光曲线。一旦它检测到某种需求对最大或最小限定值进行改动的差异值,它就把新检测到的值存储到非易失存储器并从头核算调光曲线。这样一来,终端用户就可以如其所见般操作该调光器,而驱动器将依据其收到的相位角输入信息对调光器进行无缝适配。

  假设上文中的Lutron调光器被替换成了Leviton调光器,该学习进程就会继续进行。当Leviton调光器被移到其最大和最小调光方位的时分,它会别离发生158°和 30°的相位角。驱动器的自习惯调光算法检测到这两个新的限定值,对它存储的值和调光曲线进行调整以适配新的状况。图5c显现了在同Leviton调光器协作后批改的限定值和调光曲线。该曲线再一次完美匹配了新调光器的特性,没有任何的空程,而且坚持了相同的最大及最小调光水平。

  Light-Based Technologies公司在其Ultra Compatible系列LED驱动器中运用了专有的软件,来完成上述自习惯调光算法。这些驱动器保证可以消除调光器之间的任何差异,供给用户所等待的共同的调光功能。

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