Вы все еще беспокоитесь о затемнении светодиодов?

Светодиодные светильники широко используются в различных областях осветительной индустрии. Светодиодные сценические светильники в индустрии сценического освещения, такие как светодиодные движущиеся фары, светодиодные прожекторы, светодиодные настенные светильники, светодиодные светильники с эффектом узора и другие сценические светодиодные светильники, получили признание и любовь. большинство пользователей.
В качестве источника света диммирование светодиодов очень важно. Сегодня важно не только обеспечить более комфортную среду дома, но и сократить ненужное электрическое освещение для дальнейшего достижения целей энергосбережения и сокращения выбросов. Более того, для светодиодных источников света диммирования добиться легче, чем для других люминесцентных ламп, энергосберегающих ламп, натриевых ламп высокого давления и т. д., поэтому функции диммирования следует добавлять к различным типам светодиодных ламп.

1. Технология затемнения с использованием светодиода постоянного тока.
Яркость светодиода легко регулировать, регулируя прямой ток. Первое, что приходит на ум, — изменить ток возбуждения, поскольку яркость светодиода почти прямо пропорциональна току его возбуждения.

1.1 Метод регулировки прямого тока
Самый простой способ отрегулировать ток светодиода — изменить резистор обнаружения тока последовательно с нагрузкой светодиода. Почти все микросхемы постоянного тока имеют интерфейс для определения тока, который контролируется путем сравнения обнаруженного напряжения с опорным напряжением внутри. чип, постоянный ток. Однако значение этого резистора обнаружения обычно очень мало, всего несколько десятых Ом. Если вы хотите установить на стене потенциометр сопротивлением несколько десятых Ом для регулировки тока, это невозможно, поскольку сопротивление провода будет. также составлять несколько десятых Ом. Поэтому некоторые микросхемы имеют интерфейс управляющего напряжения, и изменение входного управляющего напряжения может изменить значение постоянного выходного тока.

1.2. Изменение прямого тока приведет к смещению хроматограммы.
Однако регулировка яркости путем регулировки прямого тока вызовет проблему, то есть при регулировке яркости также будет изменен ее спектр и цветовая температура. Поскольку в настоящее время белые светодиоды производятся с использованием синих светодиодов для возбуждения желтых люминофоров, когда прямой ток уменьшается, яркость синих светодиодов увеличивается, в то время как толщина желтых люминофоров не уменьшается пропорционально, что приводит к увеличению доминирующей длины волны спектр. Например: когда прямой ток составляет 350 мА, цветовая температура составляет 5734 К, а когда прямой ток увеличивается до 350 мА, цветовая температура смещается до 5636 К. При дальнейшем уменьшении тока цветовая температура изменится на более теплые цвета.
Конечно, эти проблемы не могут быть большой проблемой при обычном реальном освещении. Однако в светодиодной системе, использующей RGB, это приведет к отклонению цвета, а человеческий глаз очень чувствителен к отклонению цвета, поэтому это не допускается.

1.3 Регулировка тока вызовет серьезные проблемы, из-за которых источник постоянного тока не сможет работать.
Однако в конкретной реализации регулирование яркости путем регулировки прямого тока может вызвать более серьезную проблему.
Мы знаем, что светодиоды обычно питаются от источников постоянного тока постоянного тока, и этот тип источника постоянного тока обычно делится на два типа: повышающий тип или понижающий тип (конечно, существует также повышающе-понижающий тип, но из-за низкой эффективности, дорогого и редко используемого). Использование повышающего или понижающего типа определяется соотношением между напряжением источника питания и напряжением нагрузки светодиода. Если напряжение источника питания ниже напряжения нагрузки, используется повышающий тип; если напряжение источника питания выше напряжения нагрузки, используется понижающий тип. Прямое напряжение светодиода определяется его прямым током. Из вольт-амперных характеристик светодиода видно, что изменение прямого тока вызовет соответствующие изменения прямого напряжения. Точнее, уменьшение прямого тока также приведет к уменьшению прямого напряжения. Следовательно, при уменьшении тока прямое напряжение светодиода также уменьшается. Это меняет соотношение между напряжением питания и напряжением нагрузки.
Например, в светодиодной лампе с входным напряжением 24В последовательно соединены восемь мощных светодиодов мощностью 1Вт. Когда прямой ток составляет 350 мА, прямое напряжение каждого светодиода составляет 3,3 В. Тогда 8 светодиодов, соединенных последовательно, имеют напряжение 26,4 В, что выше входного напряжения. Поэтому следует использовать источник постоянного тока повышающего типа. Однако, чтобы затемнить свет, ток снижается до 100 мА. В это время прямое напряжение составляет всего 2,8 В. Если 8 светодиодов соединены последовательно, оно составляет 22,4 В, а напряжение нагрузки становится ниже мощности. напряжение питания. Таким образом, повышающий источник постоянного тока вообще не может работать, и следует использовать понижающий тип. Для источника постоянного тока повышающего типа он должен работать в понижающем режиме. В итоге светодиод будет мерцать. Фактически, пока используется источник постоянного тока повышающего типа, мерцание почти наверняка будет возникать, пока яркость регулируется до очень низкого уровня при использовании затемнения по прямому току. Потому что напряжение нагрузки светодиода в это время должно быть ниже напряжения источника питания. Поскольку многие люди не понимают проблем, они всегда ищут проблемы в схеме регулировки яркости, но это бесполезно.
Использование понижающего источника постоянного тока вызовет меньше проблем, поскольку, если исходное напряжение источника питания выше, чем напряжение нагрузки, при уменьшении яркости напряжение нагрузки уменьшится, поэтому понижающий источник постоянного тока все равно необходим. . Однако, если прямой ток настроен на очень низкий прямой ток, напряжение нагрузки светодиода также станет очень низким. В это время коэффициент понижения напряжения будет очень большим, что также может выйти за пределы нормального рабочего диапазона. этого понижающего источника постоянного тока, что также приведет к его неработоспособности и мерцанию.

1.4. Работа при низкой яркости в течение длительного времени может снизить эффективность понижающего источника постоянного тока и увеличить повышение температуры, что сделает его неработоспособным.
Большинство людей могут подумать, что уменьшение яркости снижает выходную мощность источника постоянного тока, поэтому маловероятно, что это приведет к увеличению энергопотребления и повышению температуры понижающего источника постоянного тока. Как всем известно, уменьшение прямого напряжения, вызванное уменьшением прямого тока, приведет к уменьшению коэффициента понижения. Эффективность понижающего источника постоянного тока связана с понижающим коэффициентом. Чем больше понижающий коэффициент, тем ниже эффективность и тем больше потребляемая мощность на чипе.

1.5 Точное регулирование яркости невозможно получить путем регулировки прямого тока.
Поскольку прямой ток и светоотдача не полностью пропорциональны, и разные светодиоды будут иметь разные кривые зависимости прямого тока и светоотдачи. Следовательно, трудно добиться точного управления светоотдачей путем регулирования прямого тока.
Светодиод — это диод, который может быстро переключаться. Скорость его переключения может достигать микросекунд и более. Ему нет равных ни у одного светоизлучающего устройства. Следовательно, пока источник питания заменяется на импульсный источник постоянного тока и изменяется ширина импульса, яркость можно изменить. Этот метод называется затемнением с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Если период импульса равен tpwm, а ширина импульса равна тонне, то его рабочий коэффициент D (или коэффициент отверстия) равен тонне/tpwm. Изменение рабочего коэффициента импульса источника постоянного тока может изменить яркость светодиода.

2.1 Как реализовать ШИМ-регулирование яркости
Конкретный метод реализации ШИМ-регулирования яркости заключается в включении трубки МОП-переключателя последовательно со светодиодной нагрузкой, а анод этой цепочки светодиодов питается от источника постоянного тока.
Затем к затвору МОП-трубки добавляется сигнал ШИМ, чтобы быстро включать и выключать эту цепочку светодиодов для достижения затемнения. Существует также множество микросхем постоянного тока с интерфейсом ШИМ, которые могут напрямую принимать сигналы ШИМ, а затем выводить их для управления трубкой МОП-переключателя. Так каковы преимущества и недостатки этого метода регулировки яркости ШИМ?

2.2 Преимущества диммирования с широтно-импульсной модуляцией
1. Хроматографического сдвига не произойдет. Потому что светодиод всегда работает между током полной амплитуды и 0.
2. Он может иметь чрезвычайно высокую точность затемнения. Поскольку форму импульсного сигнала можно полностью контролировать с очень высокой точностью, легко достичь точности в одну десятитысячную.
3. Может комбинироваться с технологией цифрового управления. Потому что любое число можно легко преобразовать в сигнал ШИМ.
4. Даже если свет затемнен в широком диапазоне, мерцания не будет. Поскольку рабочие условия источника постоянного тока (коэффициент повышения или понижающий коэффициент) не будут изменены, вероятность возникновения таких проблем, как перегрев, снижается.

2.3 Вопросы, на которые следует обратить внимание при использовании регулировки яркости по ширине импульса
1. Выбор частоты импульсов: поскольку светодиод находится в состоянии быстрого переключения, если рабочая частота очень низкая, человеческий глаз будет чувствовать мерцание. Чтобы в полной мере использовать остаточное зрительное явление человеческого глаза, его рабочая частота должна быть выше 100 Гц, предпочтительно 200 Гц.
2. Устраните свистящий звук, вызванный затемнением: хотя человеческий глаз не может обнаружить частоту выше 200 Гц, она находится в диапазоне человеческого слуха до 20 кГц. В это время вы можете услышать звук шелка. Есть два способа решить эту проблему. Один из них — увеличить частоту переключения до уровня выше 20 кГц, за пределами человеческого слуха. Однако слишком высокая частота также вызовет некоторые проблемы, поскольку влияние различных паразитных параметров приведет к искажению формы импульсного сигнала (переднего и заднего фронтов). Это снижает точность затемнения. Другой метод — найти устройство, издающее звук, и разобраться с ним. Фактически, основным устройством, генерирующим звук, является керамический конденсатор на выходном конце, поскольку керамические конденсаторы обычно изготавливаются из керамики с высокой диэлектрической постоянной, и эта керамика обладает пьезоэлектрическими свойствами. Под действием импульса частотой 200 Гц будет генерироваться механическая вибрация и воспроизводиться звук. Решение состоит в том, чтобы использовать вместо этого танталовые конденсаторы. Однако высоковольтные танталовые конденсаторы трудно достать и они очень дороги, что приведет к увеличению стоимости.

2. Затемнение светодиодов с использованием источника переменного тока.
3. Используйте тиристор для затемнения светодиодов.
В обычных лампах накаливания и галогенных лампах для регулировки яркости обычно используются тиристоры. Поскольку лампы накаливания и галогенные лампы являются чисто резистивными устройствами, они не требуют, чтобы входное напряжение было синусоидальным, поскольку форма их тока всегда такая же, как форма напряжения, поэтому независимо от того, насколько форма волны напряжения отклоняется от синусоидальной. , пока действующее значение входного напряжения изменяется, его можно затемнить. Использование тиристора заключается в разрезании синусоидальной волны переменного тока для изменения его действующего значения. Нагрузка подключается последовательно с тиристорным ключом.
Изменение коэффициента деления напряжения переменного резистора позволяет изменить угол его проводимости, тем самым достигая цели изменения его действующего значения. Обычно этот потенциометр имеет переключатель, который подключен к входной клемме n и используется для включения и выключения света. Помимо тиристоров, существуют также технологии регулирования яркости заднего фронта транзисторов и т. д. Поскольку их основные проблемы одинаковы, они не будут здесь представлены.

3.1 Недостатки и проблемы тиристорного диммирования
Однако существует ряд проблем с диммированием тиристоров.
1. Тиристор разрушает форму синусоидальной волны, тем самым уменьшая значение коэффициента мощности. Обычно коэффициент мощности ниже 0,5, и чем меньше угол проводимости, тем хуже коэффициент мощности (всего 0,25 при 1/4 яркости).
2. Аналогично, несинусоидальные сигналы увеличивают коэффициенты гармоник.
3. Несинусоидальные сигналы будут создавать серьезные помехи (EMI) в линии.
4. При низкой нагрузке легко потерять стабильность, поэтому необходимо добавить резистор стравливания. Этот предохранительный резистор потребляет не менее 1-2 Вт мощности.
5. Возникнет неожиданная проблема, когда обычная тиристорная схема регулирования яркости подается на источник питания светодиода, то есть LC-фильтр на входном конце вызывает колебания тиристора. Это колебание безразлично для ламп накаливания. тепловая инерция ламп накаливания, это колебание невидимо для человеческого глаза. Однако источник питания светодиодов будет издавать звуковой шум и мерцать.

3.2 Преимущества тиристорного диммирования
Хотя тиристорное регулирование яркости имеет так много недостатков и проблем, оно имеет определенные преимущества, то есть оно сформировало союз с галогенными лампами накаливания и занимает большой рынок регулирования яркости. Если светодиод хочет заменить положение ламп накаливания и галогенных ламп тиристорным регулированием яркости, он также должен быть совместим с тиристорным регулированием яркости.
В частности, в некоторых местах, где установлены тиристорные диммируемые лампы накаливания или галогенные лампы, на стене установлены тиристорные диммерные выключатели и ручки, а также в стене проложены два провода, идущие к лампам. Заменить тиристорный переключатель на стене или увеличить количество соединительных проводов непросто. Самый простой способ — ничего не оставить без изменений, достаточно выкрутить лампу накаливания на головке светильника и заменить ее совместимым тиристорным переключателем с функцией Light. Светодиодные лампы подойдут. Эта стратегия аналогична светодиодным люминесцентным лампам. Лучше всего сделать их точно такого же размера, как нынешние люминесцентные лампы T10 и T8. Для этого не требуются профессиональные электрики, и обычные люди могут напрямую заменить их, чтобы их можно было быстро популяризировать. Поэтому многие зарубежные производители микросхем драйверов светодиодов разработали микросхемы, совместимые с существующими тиристорными регуляторами яркости.
Отличие от обычных обратноходовых микросхем заключается в том, что они могут определять угол проводимости тиристора для определения тока светодиода для регулировки яркости. Мы не собираемся подробно описывать их принципы работы и характеристики, поскольку не думаем, что это направление светодиода. затемнение.

3.4 Проблемы и недостатки совместимости с тиристорным диммированием
Хотя многие крупные транснациональные компании по производству микросхем выпустили чипы и решения, совместимые с существующими кремниевыми системами управления яркостью. Однако этот тип решения не рекомендуется по следующим причинам:
1. Технология SCR – это старая технология, которой уже более полувека. Как упоминалось выше, она имеет множество недостатков, и эту технологию давно следует устранить. Она должна уйти со сцены истории одновременно с лампами накаливания и галогенными лампами.
2. Многие из этих микросхем утверждают, что имеют PFC, который может улучшить коэффициент мощности. На самом деле он только улучшает коэффициент мощности тиристорной нагрузки, делая их близкими к лампам накаливания с чистым сопротивлением и галогенным лампам, без улучшения мощности. коэффициент всей системы, включая тиристор.
3. Общий КПД всех тиристорно-совместимых систем регулирования яркости светодиодов очень низок, и некоторые не учитывают потерю предохранительного резистора, необходимого для стабильной работы, что полностью разрушает высокую энергоэффективность светодиода.
4. Все тиристорные системы регулирования яркости светодиодов также регулируют прямой ток светодиода, что имеет упомянутый ранее недостаток хроматографического сдвига.
5. Доля ламп накаливания и галогенных ламп с установленными тиристорными диммирующими лампами составляет менее 1/10 000, а доля тиристорных выключателей, установленных в стене, даже меньше 1/10 000 с тиристорными диммирующими лампами, потому что их нет в большинстве. Тиристорным затемнением оснащены настольные лампы, прикроватные лампы и торшеры. Более того, на рынке представлены десятки тиристорных и транзисторных диммеров различных характеристик. Фактически разработанная микросхема не может быть совместима со всеми тиристорными переключателями, а только с небольшой их частью.
6. Светодиоды — это совершенно новая технология Genesis с непревзойденными преимуществами. Совершенно нет необходимости жертвовать преимуществами светодиодов ради обратного хода тиристоров. Еще более нецелесообразно устанавливать на стене новый тиристорный переключатель, чтобы добиться затемнения светодиодов.

4. Будущая система затемнения светодиодов
Так какую же систему затемнения следует использовать для светодиодов?

4.1 ШИМ-регулирование яркости
Как упоминалось ранее, для затемнения светодиодов лучше всего использовать ШИМ-регулирование. При использовании ШИМ-регулирования вы можете установить простой ШИМ-генератор в настенный переключатель, а затем использовать потенциометр для управления рабочим коэффициентом ШИМ для достижения затемнения. Но если вы все же хотите включать и выключать свет, то вам нужно добавить еще пару проводов. Поэтому он несовместим с выводами тиристорного переключателя в исходной стене. Оригинальный тиристорный переключатель имеет только два вывода, которые могут как регулировать яркость, так и переключаться. С этим преимуществом трудно совместить. Однако на самом деле чаще всего используются настольные лампы или торшеры. Эти диммеры устанавливаются на шнуре питания, а не в стене, поэтому нет необходимости использовать два провода в стене. Другими словами, ШИМ-регулирование яркости можно напрямую применить к затемнению настольных ламп.

4.2 Сегментированный переключатель затемнения
Компания из Тайваня выпустила четырехступенчатый переключатель затемнения под названием EZ-Dimming под названием GM6182, который является хорошим решением. Он может обеспечить 4-ступенчатое затемнение, используя только обычные выключатели света на стене. При первом включении яркость составляет полную, при втором включении — яркость 60%, при третьем включении — яркость 40%. , а при четвертом включении яркость 20%. Преимущество этой системы в том, что ее можно регулировать с помощью обычного настенного выключателя. А его коэффициент мощности достигает 0,92 и более. Нет никаких опасений по поводу генерации сигналов помех. Недостатком является то, что его нельзя постоянно затемнять. Кроме того, работать с ним немного сложнее.

4.3 Дистанционное управление затемнением
Используйте инфракрасный пульт дистанционного управления, чтобы затемнить светодиод. Это, конечно, самое идеальное решение. Может включать и выключать свет, а также использовать ШИМ для постоянного затемнения. Недостатками являются высокая стоимость, отсутствие унифицированных технических характеристик и возможность использования только в элитных жилых домах.
На самом деле, нам следует вернуться назад и подумать о том, какова должна быть наша основная цель затемнения. Все вышеупомянутые цели регулирования яркости призваны удовлетворить потребности домашних людей в различной интенсивности света в разных ситуациях. Например, он может быть темнее при просмотре телевизора и ярче при чтении. В основном это жилые дома. Лишь немногие офисы, торговые центры, фабрики и школы устанавливают затемняющее освещение. Более того, большая часть этих мест оборудована люминесцентными и энергосберегающими лампами, приглушить их невозможно или сложно добиться постоянного затемнения.

5. Эпохальное затемнение для энергосбережения.
Поскольку люди осознали, что они должны сделать все возможное для экономии энергии и сокращения выбросов, чтобы решить насущную проблему потепления атмосферы, вопрос о том, как сократить потребление электроэнергии для освещения, был поставлен на повестку дня как важный вопрос. Потому что на осветительную электроэнергию приходится 20% общего энергопотребления. К счастью, появились эффективные и энергосберегающие светодиоды. Сами по себе светодиоды более чем в 5 раз экономят энергию, чем лампы накаливания, и примерно в два раза экономят энергию, чем люминесцентные лампы. -сберегающие лампы. Они не такие энергосберегающие, как люминесцентные лампы и энергосберегающие лампы. Содержит ртуть. Если затемнение также можно использовать для экономии энергии, это также очень важное средство энергосбережения. Но раньше было сложно затемнять все источники света, а простота регулировки яркости является большим преимуществом светодиодов. Потому что во многих ситуациях вообще нет необходимости включать свет, или хотя бы не такой яркий, но свет включается очень ярко, как, например, уличные фонари с полуночи до рассвета в вагоне метро, ​​когда он едет; из-под земли на землю в пригороде; чаще даже когда светит солнце, люминесцентные лампы в офисах, школах, на заводах и т. д., расположенных близко к окнам, продолжают гореть. Я не знаю, сколько электроэнергии тратится в этих местах каждый день! Раньше, поскольку натриевые лампы высокого давления, люминесцентные лампы, потолочные светильники и энергосберегающие лампы вообще нельзя было затемнять, нам приходилось об этом забывать. Теперь, когда мы перешли на светодиоды, мы можем свободно регулировать свет, и эту энергию можно полностью сэкономить! Таким образом, для затемнения ламп затемнение стен дома не является основным применением, и рынок также очень мал. Напротив, затемнение уличных фонарей, офисов, торговых центров, школ и фабрик по требованию является более важным событием. Рынок не только огромен, но и экономия энергии значительна. В таких случаях требуется не ручное затемнение, а автоматическое и интеллектуальное затемнение!

5.1 Затемнение уличного освещения
Вообще говоря, после полуночи от уличных фонарей мало толку, поэтому обычный подход — после 12 часов выключить свет или включить половину яркости. Но наиболее разумным подходом является управление яркостью уличных фонарей в зависимости от транспортного потока или даже полностью адаптивное управление яркостью.
Добиться такого интеллектуального затемнения на самом деле очень просто. Этого можно достичь, если кривая статистики транспортного потока в этой области вводится в однокристальный компьютер, а сигнал регулировки яркости ШИМ подается на источник возбуждения постоянного тока на основе этой кривой.

5.2 Светочувствительные светодиодные фонари с автоматическим затемнением
Чтобы уменьшить ненужное освещение при ярком солнечном свете, можно использовать светочувствительные светодиодные люминесцентные лампы с автоматическим затемнением (или любые другие светодиодные лампы).
Функция светочувствительного элемента заключается в обнаружении окружающего солнечного света. Если солнечный свет сильнее, он выдает сигнал ШИМ на все светодиодные лампы (например, светодиодные люминесцентные лампы), расположенные рядом с солнечным светом, чтобы уменьшить их яркость. Генератор сигнала регулировки яркости может регулировать многие светодиодные лампы, если источник постоянного тока этих ламп имеет интерфейс управления яркостью ШИМ. Сама система затемнения имеет эффективность более 92%. И нет проблем совместимости со схемой затемнения настенного тиристора. Такого рода полностью автоматическое адаптивное энергосберегающее затемнение не может быть достигнуто ни одной газоразрядной лампой, такой как люминесцентные лампы, энергосберегающие лампы, натриевые лампы высокого давления и т. д., но именно в этом лучше всего справляются светодиодные лампы.