學(xué)無止境,五種LED照明調(diào)光控制方式詳解
發(fā)布時間:2014-12-22 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】控制系統(tǒng)和光源電器不匹配成了行業(yè)內(nèi)的通病,同時LED的多元化也對控制系統(tǒng)也提出了更高的挑戰(zhàn)。如果控制系統(tǒng)和照明設(shè)備不配套,可能會造成燈光熄滅或閃爍,并可能對LED的驅(qū)動電路和光源造成損壞。本文為大家介紹了LED照明的五種調(diào)光控制方式,供大家學(xué)習(xí)。
LED的發(fā)光原理同傳統(tǒng)照明不同,是靠P-N結(jié)發(fā)光,同功率的LED光源,因其采用的芯片不同,電流電壓參數(shù)則不同,故其內(nèi)部布線結(jié)構(gòu)和電路分布也不同,導(dǎo)致了各生產(chǎn)廠商的光源對調(diào)光驅(qū)動的要求也不盡相同。
因此控制系統(tǒng)和光源電器不匹配也成了行業(yè)內(nèi)的通病,同時LED的多元化也對控制系統(tǒng)也提出了更高的挑戰(zhàn)。
如果控制系統(tǒng)和照明設(shè)備不配套,可能會造成燈光熄滅或閃爍,并可能對LED的驅(qū)動電路和光源造成損壞。
市場上有五種LED照明設(shè)備控制方式:
1、前沿切相(FPC),可控硅調(diào)光
2、后沿切相(RPC)MOS管調(diào)光
3、1-10VDC
4、DALI(數(shù)字可尋址照明接口)
5、DMX512(或DMX)
1、前沿切相控制調(diào)光
前沿調(diào)光就是采用可控硅電路,從交流相位0開始,輸入電壓斬波,直到可控硅導(dǎo)通時,才有電壓輸入。
其原理是調(diào)節(jié)交流電每個半波的導(dǎo)通角來改變正弦波形,從而改變交流電流的有效值,以此實(shí)現(xiàn)調(diào)光的目的。
前沿調(diào)光器具有調(diào)節(jié)精度高、效率高、體積小、重量輕、容易遠(yuǎn)距離操縱等優(yōu)點(diǎn),在市場上占主導(dǎo)地,多數(shù)廠家的產(chǎn)品都是這種類型調(diào)光器。
前沿相位控制調(diào)光器一般使用可控硅作為開關(guān)器件,所以又稱為可控硅調(diào)光器在LED照明燈上使用FPC調(diào)光器的優(yōu)點(diǎn)是:調(diào)光成本低,與現(xiàn)有線路兼容,無需重新布線。劣勢是FPC調(diào)光性能較差,通常致調(diào)光范圍縮小,且會導(dǎo)致最低要求負(fù)荷都超過單個或少量LED照明燈額定功率。
因?yàn)榭煽毓璋肟亻_關(guān)的屬性,只有開啟電流的功能,而不能完全關(guān)斷電流,即使調(diào)至最低依然有弱電流通過,而LED微電流發(fā)光的特性,使得用可控硅調(diào)光大量存在關(guān)斷后LED仍然有微弱發(fā)光的現(xiàn)象存在,成為目前這種免布線LED調(diào)光方式推廣的難題。
E-Linker易聯(lián)專業(yè)研發(fā)的前沿切相LED調(diào)光驅(qū)動很好的解決了這個問題,通過驅(qū)動電路的“C-TURNOFF”技術(shù)優(yōu)化避免“關(guān)不斷”和“頻閃壞燈”等難題。
匹配E-Linker易聯(lián)前切相LED調(diào)光驅(qū)動的各類燈具可以與其他可控硅調(diào)光系統(tǒng)完美匹配,為用戶節(jié)省了線材及布線工時,解決了可控硅LED調(diào)光匹配性及不可關(guān)斷的混亂格局。
圖:前沿切相接線原理和前沿切相轉(zhuǎn)PWM
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2、后沿切相控制調(diào)光
后沿切相控制調(diào)光器,采用場效應(yīng)晶體管(FET)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)設(shè)備制成。后沿切相調(diào)光器一般使用MOSFET做為開關(guān)器件,所以也稱為MOSFET調(diào)光器,俗稱“MOS管”。
MOSFET是全控開關(guān),既可以控制開,也可以控制關(guān),故不存在可控硅調(diào)光器不能完全關(guān)斷的現(xiàn)象。
另MOSFET調(diào)光電路比可控硅更適合容性負(fù)載調(diào)光,但因?yàn)槌杀酒吆驼{(diào)光電路相對復(fù)雜、不容易做穩(wěn)定等特點(diǎn),使得MOS管調(diào)光方式?jīng)]有發(fā)展起來,可控硅調(diào)光器仍占據(jù)了絕大部分的調(diào)光系統(tǒng)市場。
與前沿切相調(diào)光器相比,后沿切相調(diào)光器應(yīng)用在LED照明設(shè)備上,由于沒有最低負(fù)荷要求,從而可以在單個照明設(shè)備或非常小的負(fù)荷上實(shí)現(xiàn)更好的性能,但是,由于MOS管極少應(yīng)用于調(diào)光系統(tǒng),一般只做成旋鈕式的單燈調(diào)光開關(guān),這種小功率的后切相調(diào)光器不適用于工程領(lǐng)域。
而諸多照明廠家應(yīng)用這種調(diào)光器對自己的調(diào)光驅(qū)動和燈具做調(diào)光測試。然后將自己的調(diào)光產(chǎn)品推向工程市場,導(dǎo)致工程中經(jīng)常出現(xiàn)用可控硅調(diào)光系統(tǒng)調(diào)制后切相調(diào)光驅(qū)動的情況。
這種調(diào)光方式的不匹配導(dǎo)致調(diào)光閃爍,嚴(yán)重的會迅速損壞電源或調(diào)光器。
圖:后沿切相接線原理和后沿切相轉(zhuǎn)PWM
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3、1-10V調(diào)光
1-10V調(diào)光裝置內(nèi)有兩條獨(dú)立電路,一條為普通的電壓電路,用于接通或關(guān)斷至照明設(shè)備的電源,另一條是低壓電路,它提供參考電壓,告訴照明設(shè)備調(diào)光級別,0-10V調(diào)光控制器之前常用在對熒光燈的調(diào)光控制上,現(xiàn)在,因?yàn)樵贚ED驅(qū)動模塊上加上了恒定電源,并且有專門的控制線路,故0-10V調(diào)光器同樣可以支持大量的LED照明燈。
但應(yīng)用缺點(diǎn)也非常明顯,低電壓的控制信號需要額外增加一組線路,這對施工的要求大大提高。
圖:1-10V接線原理
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4、DALI
DALI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義了一個DALI網(wǎng)絡(luò),包括最大的64個單元(可獨(dú)立地址),16個組及16個場景。DALI總線上的不同照明單元可以靈活分組,實(shí)現(xiàn)不同場景控制和管理。
在實(shí)際應(yīng)用中,一個典型的DALI控制器控制多達(dá)40~50盞燈,可分成16個組,同時能夠并行處理一些動作。在一個DALI網(wǎng)絡(luò)中,每秒能處理30~40個控制指令。這意味著控制器對于每個照明組,每秒需要管理2個調(diào)光指令。
DALI并不是真正的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),它是代替1~10V電壓接口控制鎮(zhèn)流器。相對于傳統(tǒng)的1-10V調(diào)光,DALI的優(yōu)點(diǎn)在于每個節(jié)點(diǎn)都具備唯一地址碼,并且?guī)Х答?,更遠(yuǎn)距離調(diào)光不會像1-10V那樣出現(xiàn)信號衰減,但是工程實(shí)踐中這個距離還是不宜超過200米。
顯然DALI不適合LED照明控制,一個DALI網(wǎng)絡(luò)只能控制21盞全彩LED燈具。DALI是面向傳統(tǒng)照明控制的,注重的是系統(tǒng)的靜態(tài)控制及可靠性、穩(wěn)定性、兼容性。
而LED照明系統(tǒng)的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DALI系統(tǒng),主要追求燈具藝術(shù)效果表現(xiàn)力,適當(dāng)?shù)募骖櫹到y(tǒng)的智能化,這就要求系統(tǒng)需要接入更大的總線網(wǎng)絡(luò),具有無限擴(kuò)展能力和較高的場景刷新能力。
因此,DALI系統(tǒng)在大型照明工程中往往作為一個子系統(tǒng)被并入其他總線系統(tǒng)。E-Linker易聯(lián)的COS系統(tǒng)即可完美兼容DALI系統(tǒng)。DALI調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)不用贅述,缺點(diǎn)仍然是令人討厭的信號線布置和高企的價格。
值得一提的是目前的DALI調(diào)光驅(qū)動為了確保單片機(jī)隨時處于待命狀態(tài),在關(guān)燈時仍然需要待機(jī)耗電。配備E-Linker易聯(lián)的調(diào)光器可以在關(guān)燈時物理斷電,避免待機(jī)時的能源損耗。
圖:DALI接線原理
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5、DMX512調(diào)光
DMX512協(xié)議最先是由USITT(美國劇院技術(shù)協(xié)會)發(fā)展成為從控制臺用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口到控制調(diào)光器的方式。
DMX512超越了模擬系統(tǒng),但不能完全代替模擬系統(tǒng)。DMX512的簡單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話)以及靈活性使其成為資金允許情況下選擇的一種協(xié)議。
在實(shí)際應(yīng)用中,DMX512的控制方式,一般是將電源和控制器設(shè)計(jì)在一起。
由DMX512控制器控制8~24線,直接驅(qū)動LED燈具的RBG線,但是在建筑亮化工程中,由于直流的線路衰弱大,要求在12米左右就要安裝一個控制器,控制總線為并行方式,因此,控制器的走線非常的多,很多場合甚至無法施工。
DMX512的接收器需設(shè)置地址,讓它能明確接收調(diào)光指令,這在實(shí)際應(yīng)用中也非常不方便。多個控制器互聯(lián)來控制復(fù)雜的照明方案,操作軟件設(shè)計(jì)的也會比較復(fù)雜。
因此,DMX512比較適合燈具集中在一起的場合,如舞臺燈光。
圖:DMX512接線原理
綜上所述,DMX控制器的主要缺點(diǎn)在于需要特別的接線布局和類型,并需要一定的編程,以便設(shè)置基本顏色和場景,這對后期維護(hù)的成本較大。
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