如何對(duì)LED電路進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)？

　　大范圍高亮度LED電路調(diào)光方法

　　高亮度LED是傳統(tǒng)白熾燈的一種理想替代方案，因?yàn)榍罢叩膲勖托识急群笳吒叩枚啵也煌诰o湊型熒光燈泡，這些LED能夠在低溫下工作。然而，和冷陰極熒光燈（CCFL）燈泡一樣，高亮度LED也未能擺脫眾多家庭和應(yīng)用中常見的三端雙向可控硅（TRIAC）調(diào)光器。本文將介紹一種具成本優(yōu)勢(shì)的高亮度LED（HBLED）調(diào)光方法。

　　設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　基本TRIAC調(diào)光器開關(guān)廣泛運(yùn)用于家裝店和大多數(shù)家庭，要了解有關(guān)采用這種調(diào)光器開關(guān)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，我們必須對(duì)TRIAC電路的基本工作原理以及高亮度LED電路的基本設(shè)計(jì)原理進(jìn)行深入的研究。

　　高亮度LED一般由恒流電源驅(qū)動(dòng)，因?yàn)殡S著LED逐漸變熱，其電壓降將減??；而且，若LED串由恒壓電源供電的話，電源往往會(huì)持續(xù)提供過多的電流，使輸出電壓增大，直到電源達(dá)到電流限值或LED失效。

　　基本的LED調(diào)光方法

　　高亮度LED有兩種基本調(diào)光方法。第一種是PWM調(diào)光方法，即在大于200Hz的某些頻率下以0%到100%的不同的導(dǎo)通時(shí)間百分比（占空比）導(dǎo)通和關(guān)斷LED。在導(dǎo)通期間LED滿電流工作，而在關(guān)斷期間LED上沒有電流流過。這就保證了色彩的一致性。

　　另一種方法是控制流經(jīng)LED串的電流量。這可能導(dǎo)致LED串的電壓下降，并造成輕微的色差。不過，如果觀察調(diào)光器打開情況下工作的白熾燈，也會(huì)看到明顯的色彩變化。

　　TRIAC調(diào)光器的工作原理：

　　大多數(shù)調(diào)光器內(nèi)都有一個(gè)簡(jiǎn)單的TRIAC電路，其核心如圖1所示。我們討論的重點(diǎn)是TRIAC的兩個(gè)屬性。即一旦柵極被觸發(fā)就允許電流流過，以及若有足夠電流流過，TRIAC就保持導(dǎo)通。要設(shè)計(jì)正確的調(diào)光電路，必須了解這兩個(gè)電流，觸發(fā)電流和保持電流。以調(diào)光器開關(guān)中常采用的3A800VTRIAC器件FKPF3N80為例，該器件的觸發(fā)電流為20mA，保持電流為30mA。當(dāng)柵極電流接近20mA時(shí)，該TRIAC導(dǎo)通，當(dāng)流經(jīng)電流至少為30mA時(shí)，TRIAC保持導(dǎo)通狀態(tài)。

　　當(dāng)用戶旋開調(diào)光器旋鈕時(shí)，他其實(shí)是在改變電阻分壓器。分壓器在AC周期內(nèi)設(shè)置不同的觸發(fā)電流點(diǎn)，從而設(shè)定TRIAC的觸發(fā)點(diǎn)。通過選擇TRIAC的設(shè)置點(diǎn)，用戶實(shí)際上選擇了負(fù)載供電所需的AC電壓的占空比，而這個(gè)占空比是LED驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)LED亮度所需的信息。

　　為了對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光，需要把60Hz占空比轉(zhuǎn)換為可用于上述任一種調(diào)光方法的數(shù)值。一旦觸發(fā)導(dǎo)通，必須確保TRIAC有足夠的電流。第一部分很容易做到，可利用圖2所示的電路來實(shí)現(xiàn)。圖中，TRIAC調(diào)光器和雙向光耦合器從AC線輸入獲得占空比信息，對(duì)簡(jiǎn)化電路進(jìn)行供電。

　　120Hz信號(hào)經(jīng)一個(gè)電阻／電容濾波器處理為代表AC電壓占空比的電壓，并經(jīng)由TRIAC調(diào)光器提供給電源。可通過多種方法利用這個(gè)電壓來控制LED電流。在圖示電路中，利用兩個(gè)電阻把雙極結(jié)型晶體管（bipolarjunctiontransistor，BJT）偏置到所需的最大負(fù)載電流，并假設(shè)光耦合器完全導(dǎo)通（占空比=100%），濾波器電容被充電到最大電勢(shì)能量。鑒于VCC一般都很低，小于~24V，所以電容的尺寸很小，即使其數(shù)值往往相當(dāng)大，足以作為120Hz濾波器。

　　在上述實(shí)現(xiàn)調(diào)光器和LED電流調(diào)節(jié)器的方法中，最好是有一個(gè)恒壓電路。這樣一來，就可以利用簡(jiǎn)單的BJT來調(diào)節(jié)電流。設(shè)計(jì)人員需要把BJT完全偏置到LED串允許的最大電流，并在該電流下把輸出電壓設(shè)置到冷LED溫度所需的值，從而讓BJT能夠以100%的占空比控制電流。注意VCE低至~0.2V，電流最大值一般在350mA到1.35A間。

　　因此，對(duì)于1.35A負(fù)載電流的設(shè)計(jì)，功耗為VCE（SAT）*Ic~0.27W。隨著占空比下降，BJT開始限制電流，其VCE將上升，故在50%占空比飽和的情況下，LED電流將為最大設(shè)計(jì)點(diǎn)的一半。因此功耗為VCE*Ic，并很容易設(shè)計(jì)為足夠低的范圍，以便于管理。

　　這種方案的另一個(gè)關(guān)鍵部分是作為恒壓電源工作的AC-DC電源。這通常會(huì)消耗大量電流，使調(diào)光器開關(guān)中的TRIAC一旦觸發(fā)即閂鎖（latch）。

　　由于我們有代表AC輸入（RC濾波器輸出的）占空比的電壓，故我們能夠利用這一信息來控制由其它電路驅(qū)動(dòng)的LED的亮度。要在電路中采用逐脈沖（pulse-by-pulse）電流限制或PWM電流限制技術(shù)，基本AC-DC電路必須是恒流電路，如圖3所示。我們因此只需要把電路中的代表占空比的電壓加載到比較器上，便可以額外增加一個(gè)占空比電壓。例如，在圖3所示的電路中，我們可以讓IPEAK設(shè)置阻抗R8與一個(gè)在線性區(qū)域內(nèi)偏置并利用上面所示的光耦合器電路進(jìn)行控制的小型MOSFET并聯(lián)。

　　許多高亮度LED驅(qū)動(dòng)器電路都帶有一個(gè)可作為L(zhǎng)ED調(diào)光之用的比較器。其中有些電流輸出很小，并可讀取引腳上的電壓，用以控制初級(jí)端開關(guān)或低頻占空比。在任何一種情況之下，關(guān)鍵都在于把AC占空比轉(zhuǎn)換為可用值。光耦合電路可以很好地做到這一點(diǎn)，并提供隔離，故可以在初級(jí)端或次級(jí)端電路的任何地方使用這些數(shù)據(jù)。

　　LED硅膠貼片是什么？

　　貼片LED硅膠主要應(yīng)用于大功率LED的封裝技術(shù)。由于應(yīng)用的領(lǐng)域、空間所不同，所以就有很多規(guī)格形狀的LED產(chǎn)品，以滿足各種產(chǎn)品的規(guī)格要求，現(xiàn)在的貼片式LED封裝幾乎全部改用貼片LED硅膠來替換。國內(nèi)外知名品牌有：英國的高陽化學(xué)、日本的日立化學(xué)（HITACHEM）、道康寧、信越、東芝等等。

　　一、貼片LED硅膠外觀性質(zhì)

　　貼片LED硅膠是眾多LED硅膠材料的其中一個(gè)種類，通常有單組份及雙組份兩種包裝規(guī)格，無色透明液體，無毒，常溫或高溫可固化，固化后具有一定彈性，透氣性良好。

　　二、貼片LED硅膠特性
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　　貼片LED硅膠產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅－氧鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。

　　因此，在貼片LED硅膠產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有“有機(jī)基團(tuán)”，又含有“無機(jī)結(jié)構(gòu)”，這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無機(jī)物的功能于一身。

　　與其他高分子材料相比，貼片LED硅膠產(chǎn)品的最突出性能是：

　　1．耐溫特性

　　貼片LED硅膠產(chǎn)品是以硅－氧（Si－O）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C－C鍵的鍵能為82.6千卡/克分子，Si－O鍵的鍵能在貼片LED硅膠中為121千卡/克分子，所以貼片LED硅膠產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解。貼片LED硅膠不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨溫度的變化都很小。

　　2．耐候性

　　貼片LED硅膠產(chǎn)品的主鏈為－Si－O－，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。貼片LED硅膠具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。貼片LED硅膠中自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。

　　3．電氣絕緣性能

　　貼片LED硅膠產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣工業(yè)上。貼片LED硅膠除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。

　　4．生理惰性

　　聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化，與動(dòng)物體無排異反應(yīng)，并具有較好的抗凝血性能。

　　5．低表面張力和低表面能

　　貼片LED硅膠的主鏈?zhǔn)秩犴?，其分子間的作用力比碳?xì)浠衔镆醯枚?，因此，比同分子量的碳?xì)浠衔镎扯鹊?，表面張力弱，表面能小，成膜能力?qiáng)。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應(yīng)用的主要原因：疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤(rùn)滑、上光等各項(xiàng)優(yōu)異性能。

　　三、貼片LED硅膠的應(yīng)用

　　貼片式LED的規(guī)格有很多種類，可謂是五花八門，其產(chǎn)品外形的不同所要求有機(jī)硅膠材料的性能也有所不同，有的著重于膠體的硬度，有的著重于膠體的粘著力，有的著重 　　要求膠體的表面粘度等等。 　　貼片LED硅膠的主要作用是在貼片LED生產(chǎn)時(shí)，焊好金線后將硅膠封在芯片表面，以達(dá)到保護(hù)芯片的目的。貼片LED的規(guī)格常見的有3528、5050、1210等均屬正面發(fā)光型，也是貼片LED硅膠用量最多的產(chǎn)品型號(hào)，3528貼片LED由于其燈體的重量比較小，因此要求硅膠固化后表面不能有粘性，否則在分光及生產(chǎn)燈條時(shí)會(huì)粘吸嘴，影響生產(chǎn)。5050貼片LED由于其封膠的面積較大，因此要求硅膠的與金屬材料及PPA的粘接能力要好。白光貼片LED是將熒光粉混在硅膠中，然后一起封裝在藍(lán)光芯片表面，這就要求硅膠具有一定的粘度防止熒光粉過快沉淀，但用在自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)上要求硅膠的粘度不能過高，否則又會(huì)影響點(diǎn)膠時(shí)硅膠的量不好控制。

　　四、貼片LED硅膠的市場(chǎng)

　　貼片LED硅膠的需求量將會(huì)非常巨大，世界各國的化學(xué)研究機(jī)構(gòu)都在努力研發(fā)、擴(kuò)產(chǎn)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的硅膠產(chǎn)品己經(jīng)成熟。