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LED调光技术与无线协议简析

2018-07-26 10:41:09 来源:LED照明方案网 作者:陈英韬

【大比特导读】随着LED照明不断普及,应用在LED照明上的调光技术也越来越受到业内关注,LED灯具的调光方式通常有以下这几种: 线性调光、开关分段调光、可控硅调光、PWM调光,下面就简单谈一谈这几种调光方式的特点。

随着LED照明不断普及,应用在LED照明上的调光技术也越来越受到业内关注,LED灯具的调光方式通常有以下这几种: 线性调光、开关分段调光、可控硅调光、PWM调光,下面就简单谈一谈这几种调光方式的特点。

LED调光技术

线性调光

线性调光主要基于简单的分压原理,其优点是应用简单,利用恒流芯片的专用调光脚,调整LED的电流,达到调光的目的,不产生干扰,缺点在于不灵活、效率低下,而且在降低LED电流的时候,会引起白光LED向黄色光谱偏移,同时还会因为分压产生过多的热量。

开关分段调光

开关调光就是通过原有灯的电源开关进行调光,在使用安装时不需要增加任何调光器,只要不断按动原有电源开关的次数和速度就可以达到照明灯具的调光来满足个人需要的不同亮度。

这种调光方式是所有调光方式里边成本最低的,选用时只要换上一个开关调光灯具就可以正常使用,不需要增加任何其他安装费用。

简单的开关调光灯具的缺点是只能调出三段或者四段的不同亮度,不可能像线性调光那样调出任何亮度。

可控硅调光

可控硅调光是目前在白炽灯和节能灯应用中被普遍采用的一种调光方式。它的工作原理是将输入电压的波形通过导通角切波之后,产生一个切向的输出电压波形。应用切向的原理,可减少输出电压的有效值,以此来降低普通负载(电阻负载)的功率。

可控硅调光的优点在于工作效率较高,性能稳定。但是基于其工作原理,在应用时也存在一些设计缺陷,缺陷的根源在于可控硅导通后需要一个维持电流来保持导通,否则会恢复到截止状态。不同的可控硅维持电流不同,通常在几mA至几十mA之间,有的甚至达到50mA。而功率越大,需要的维持电流就越大,如果维持电流不够,则导通角不稳定,输出的波形也会不均匀,而且会产生颤动和尖峰,当将这样的不稳定输出加到LED上时就会出现闪烁。之前的白炽灯由于是线性负载,而且工作电流一般都会超过50mA,所以不会出现闪烁的现象,因此目前市面上适用于白炽灯的可控硅调光器不直接适用于LED产品,需要对其进行设计改进以符合LED的工作特性。这种调光技术必将因白炽灯的消亡而消亡,但因市场普及率高,还将存在一段时间。

PWM调光

PWM调光技术目前被认为是最有前景的LED调光技术。在进行脉冲宽度PWM调光时,需要提供一个额外的脉冲宽度调节信号源。通过改变输入的脉冲信号占空比来调制LED驱动芯片对功率场效应管的栅极控制信号,从而达到调节通过LED电流大小的目的。它可以通过数字编程方式做成无线网络的形式进行0-100%的调光,调光效果很好,整体成本比较高,可以选用在要求比较高的智能场合使用。

这种调光技术的优点在于应用简单、效率高、精度高,且调光效果好,缺点是由于一般LED驱动器都基于开关电源原理,如果PWM调光的频率为200~20kHz之间时,LED驱动器周围的电感和输出电容容易产生人耳听得见的噪声。此外,在进行PWM调光时,调节信号的频率与LED驱动芯片对栅极控制信号的频率越接近,线性效果就越差。

而随着LED照明往智能照明方向发展,各项通信协议也开始成为智能照明控制技术的关键,其中以2.4G、蓝牙、wifi、zigBee等协议应用最为广泛。

2.4G技术

2.4G技术由于其开发周期短,成本低,成为许多中小型灯具厂商的偏好,但其属于私有协议,在产品的互联互通上会有问题,与未来标准化进程相悖而不能广为普及。

蓝牙

蓝牙、特别是Bluetooth Mesh技术,不仅延续了手机能够直接使用的优点,在传输速度、传输距离、低功耗等方面都得到了提升。但Bluetooth Mesh采用的是大数据流的flooding Mesh,而不是路由方式的Mesh,它的工作原理是每一个节点以不断重复的方式发送数据。这种做法的好处是简单易用,但可扩展性是其短板。

WiFi

WiFi的优势是覆盖范围广、传输速度快、成本低,同时WiFi技术在其他领域已经十分普及和成熟,用户可以通过手机连接wifi对照明灯具进行无线控制,但这种协议用在智能照明上,连接的稳定性和穿透性都有待解决,并且由于无自组网的能力而在智能照明这种多节点联动的应用领域普及度不高。

ZigBee

ZigBee目前是市场最受欢迎的无线连接协议,现在处于发展比较成熟的阶段,由于飞利浦、欧司朗的推动,被越来越多主流厂商使用,但缺点是不能使用智能手机直接控制,还需要通过额外网关。

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