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照明業(yè)對白熾燈的依賴已有一個多世紀(jì)之久,近50年來,相位調(diào)光器逐漸成為了調(diào)光控制的主流。標(biāo)準(zhǔn)的正相(或TRIAC,三端交流)調(diào)光器很難與LED驅(qū)動器相連接。每只調(diào)光器的性能各有不同,從而使接口工作難上加難。盡管現(xiàn)在有了較新較好的反相調(diào)光器,但標(biāo)準(zhǔn)的正相調(diào)光器已在全球電子設(shè)施中廣泛使用,LED照明業(yè)不可能簡單地忽略它。照例,反向兼容是第一位的。
正相調(diào)光器
一個標(biāo)準(zhǔn)的正相調(diào)光器包含一個TRIAC、一個DIAC(二極管交流)和一個RC(電阻/電容)電路(圖1)。電位計調(diào)節(jié)電阻值,得到的RC時間常數(shù)用于控制TRIAC導(dǎo)通前的延遲量,或觸發(fā)角。當(dāng)TRIAC導(dǎo)通時,時間部分就是導(dǎo)通角θ。得到的電壓波形就是一個切相的正弦曲線。

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這種類型的調(diào)光能很好地用于白熾燈,因為它們是簡單的阻型負(fù)載。當(dāng)導(dǎo)通角減小時,燈絲電阻上時間平均的電壓也下降,從而提供了自然平滑的調(diào)光。
TRIAC還有一個對最小保持電流的要求。流經(jīng)TRIAC的電流必須保持在這個最小水平以上,才能確保在整個導(dǎo)通角上的開啟。白熾燈負(fù)載很容易滿足這個條件,因為負(fù)載都有原生的功耗等級,例如:40W、60W和75W。
與LED的兼容性
糟糕的是,固態(tài)照明沒有相位調(diào)光方案的優(yōu)點。LED是一種半導(dǎo)體器件;控制其光輸出的方式是調(diào)節(jié)它的正向電流。高亮度LED可以流過數(shù)百毫安至數(shù)安電流,為保持系統(tǒng)效率,通常都采用一只開關(guān)式轉(zhuǎn)換器。
對于一個標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)轉(zhuǎn)換器,其輸出的調(diào)節(jié)與平均輸入電壓無關(guān),這意味著必須先對相位調(diào)光器提供的斬相波形做解碼。解碼后的信息就可以控制用于輸出調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓。盡管這對功率電子設(shè)計者是相對簡單的工作,但其背后隱藏著更多的復(fù)雜性。
一個明顯的區(qū)別是,負(fù)載不再是純阻性的。實際上,轉(zhuǎn)換器對相位調(diào)光器可以看作一個電抗性負(fù)載,因為電路中同時包含有容性和感性元件。于是,一個標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器在遇到斬相電壓的快速上升沿時就會出現(xiàn)問題。設(shè)計人員一般采用標(biāo)準(zhǔn)的RC阻尼方法,減少這種上升沿所導(dǎo)致的問題振鈴。不過,這種方案會帶來額外的功率損耗。
還有始料不及的更大問題?,F(xiàn)代LED的效率遠遠超過白熾燈,后者會將光輸出的75%消耗在紅外頻譜上,成為熱量散失掉。而LED則將更多的光輸出提供在可見光頻譜上。最新高亮LED的效率是類似白熾燈的五至六倍,這意味著,替代一只60W燈泡或燈具的LED功耗可以低至10W至12W。這種能量節(jié)省對消費者很重要,而對相位調(diào)光器則不然,因為它要求最低的保持電流。
當(dāng)用TIRAC對一只LED燈具做調(diào)光時,它可能會瞎火(misfire),就是說,不能為整個導(dǎo)通角提供足以維持導(dǎo)通的電流。由于瞎火情況通常與連續(xù)整流的交流周期不同步,因此解碼角可能會在兩個點或多個點之間振蕩。因為其頻率低,于是這種振蕩表現(xiàn)為光輸出的顫動和閃爍。為防止這種可見的閃爍,轉(zhuǎn)換器必須泵出更多電能,以確保TRIAC不會瞎火。