led吸頂燈調(diào)色溫是怎樣實(shí)現(xiàn)的 - 全文

　　led調(diào)色溫調(diào)亮度的原理

　　led調(diào)色溫是改變不同光的比例。增加紅光，色溫變暖，增加蘭光，色溫變冷。調(diào)亮度，改變流過(guò)LED的電流大小，電流大些，就亮些。反之就暗些。電流的調(diào)節(jié)，是用改變PWM來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所謂PWM，就是脈沖寬度調(diào)整。脈沖寬度調(diào)整的方法，最根本的是改變決定其寬度的電阻與電容值的數(shù)值。RC的乘積大，則寬度會(huì)大些。

　　調(diào)光調(diào)色LED吸頂燈，其實(shí)是內(nèi)部有2路的輸出的。一路為暖光（3000k色溫左右），一路為冷光（正白，7000k色溫左右）。每一路都是獨(dú)立的。通過(guò)給每一路不同的亮度，就可以對(duì)整個(gè)燈進(jìn)行色溫的調(diào)整和亮度的調(diào)整。譬如，A路是暖光，色溫3000k，但亮度只有全亮的10%，而B路是冷光，亮度只有全亮的40%，那么，在燈體內(nèi)混成的色溫可能就只有5000k了（不是很冷白，也有一丁點(diǎn)暖白）。也就是說(shuō)，真正的調(diào)光調(diào)色可以從亮度和色溫進(jìn)行調(diào)整。

　　實(shí)現(xiàn)LED燈具色溫調(diào)節(jié)的新方法

　　常規(guī)色溫調(diào)節(jié)方法采用兩個(gè)調(diào)光電源驅(qū)動(dòng)高低兩種色溫白光LED陣列，通過(guò)調(diào)節(jié)兩種LED的驅(qū)動(dòng)電流比例實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)。該方法只能實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)線性調(diào)光。為此，本文在分析了LED色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出一種LED色溫調(diào)節(jié)的新方法，與大家探討，新方法僅采用一個(gè)LED調(diào)光電源，在LED調(diào)光電源后僅增添幾個(gè)器件即可實(shí)現(xiàn)LED燈具的色溫調(diào)節(jié)和亮度調(diào)節(jié)且互不干擾，有利于降低了成本，提高電源可靠性，對(duì)于LED的控制具有應(yīng)用價(jià)值。

　　一、LED色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法

　　1.LED色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法

　　LED色溫可調(diào)的燈具采用高低兩種色溫的白光LED陣列，兩種LED陣列密集交替排布使兩種色溫充分混光，通過(guò)調(diào)節(jié)兩種LED的驅(qū)動(dòng)電流比例能夠?qū)崿F(xiàn)總體色溫調(diào)節(jié)［3］。圖1給出了這種方法的結(jié)構(gòu)框圖。PWM1信號(hào)用來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)光電源P1的輸出電流I1，I1驅(qū)動(dòng)暖白LED陣列;PWM2信號(hào)用來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)光電源P2的輸出電流I2，I2驅(qū)動(dòng)冷白LED陣列。通過(guò)調(diào)節(jié)PWM1信號(hào)與PWM2信號(hào)的占空比比例來(lái)調(diào)節(jié)暖白LED陣列和冷白LED陣列的亮度比例，由于兩種LED的充分混光，實(shí)現(xiàn)了燈具的整體溫調(diào)節(jié)。

　　圖1：常規(guī)方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2.LED色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法存在的問(wèn)題

　　人們往往不希望調(diào)節(jié)色溫時(shí)燈光的明暗程度發(fā)生變化或者調(diào)光時(shí)色溫發(fā)生明顯偏移，也就是說(shuō)希望調(diào)色溫和調(diào)光互不干擾，這樣可以通過(guò)調(diào)光和調(diào)色溫的不同組合配置更多的光環(huán)境。然而，上述方案難以滿足這一要求。

　?。?）難以實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)

　　目前大多成熟的LED可調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源方案中，電源管理芯片通常只提供一個(gè)調(diào)光引腳。采用上述常規(guī)方法調(diào)節(jié)色溫時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)雙電源的輸出電流比例的調(diào)節(jié)，兩個(gè)電源的調(diào)光引腳都將被占用，因此沒有實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)色溫的同時(shí)獨(dú)立調(diào)光的硬件資源。

　?。?）電源效率過(guò)低，降低了電源可靠性

　　由于LED是低壓直流光源，因此LED驅(qū)動(dòng)電源是降壓型AC-DC恒流電源，這種電源的效率隨電源功率降低而降低。圖2給出了采用了富士通MB39C602芯片的LED電源的效率隨輸入功率變化的實(shí)測(cè)曲線，輸入功率為3W時(shí)電源效率相比輸入功率為15.5W時(shí)的效率降低了17%。色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法中，可能始終有一個(gè)電源的輸入功率較小。這意味著該電源的效率降低，功率損耗增加。功率損耗在電源中主要表現(xiàn)為熱能，并產(chǎn)生高于環(huán)境溫度的溫升。經(jīng)驗(yàn)表明，溫度每升高10℃，系統(tǒng)失效的可能性增加一倍，這將極大的降低系統(tǒng)的可靠性［4］。另一方面，功耗增加將導(dǎo)致光效降低，減弱LED的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

　　圖2：電源效率隨輸出功率變化的曲線

　　二、LED色溫調(diào)節(jié)的新方法

　　1.LED色溫調(diào)節(jié)的新方法

　　新方法采用了PWM調(diào)光驅(qū)動(dòng)電源方案，并在電源后端電路中增設(shè)了色溫調(diào)節(jié)電路，該色溫調(diào)節(jié)電路采用PWM開關(guān)調(diào)光的方式調(diào)節(jié)冷白LED陣列和暖白LED陣列的導(dǎo)通時(shí)間比例，實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)框圖如圖3。

　　該方案采用PWM1信號(hào)控制電源的調(diào)光端子，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM1的占空比來(lái)調(diào)節(jié)LED的輸出電流Io進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LED燈具調(diào)光。

　　為了實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)，將導(dǎo)通壓降比較接近的一路冷白LED陣列和一路暖白LED陣列并聯(lián)接于電源輸出端，采用功率開關(guān)管MOS1和MOS2分別控制冷白LED陣列的通斷和暖白LED陣列的通斷。PWM2信號(hào)連接MOS1的柵極，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷白LED陣列導(dǎo)通時(shí)間的控制，PWM2經(jīng)反相器后得到反相的信號(hào)PWM3連接MOS2柵極，控制暖白LED陣列的導(dǎo)通時(shí)間。PWM2為高電平時(shí)，PWM3為低電平，故冷白LED陣列導(dǎo)通，暖白LED陣列斷開，反之亦然。調(diào)節(jié)PWM2的占空比來(lái)調(diào)節(jié)單位時(shí)間內(nèi)冷白LED陣列和暖白LED陣列的導(dǎo)通時(shí)間比例，利用人眼存在暫留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了色溫的變化效果。

　　圖3：新方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2.新方法的試驗(yàn)驗(yàn)證

　　為了驗(yàn)證這種方法，本文采用MB39C602的LED可調(diào)光方案，在其后端增設(shè)上述色溫調(diào)節(jié)電路，并進(jìn)行了測(cè)試。圖4給出了不調(diào)節(jié)色溫、僅調(diào)節(jié)亮度（圖中體現(xiàn)為電功率變化）時(shí)，色溫隨功率變化的曲線。圖4中的冷白、偏冷白、中性白、偏暖白、暖白五個(gè)典型應(yīng)用色溫梯度的曲線均趨于一條平行線，說(shuō)明在不調(diào)節(jié)色溫時(shí)僅調(diào)節(jié)亮度，色溫變化不大。圖5給出了不調(diào)節(jié)亮度、僅調(diào)節(jié)色溫時(shí)，功率隨色溫變化的曲線。圖5中給出了實(shí)際常用的三個(gè)功率梯度，三個(gè)功率梯度曲線均趨于一條平行線，說(shuō)明在不調(diào)節(jié)亮度時(shí)僅調(diào)節(jié)色溫，對(duì)輸入功率影響不大。

　　圖4、圖5：色溫隨功率變化的曲線、電源功率隨色溫變化的曲線

　　圖6給出了不調(diào)節(jié)亮度、僅調(diào)節(jié)色溫時(shí)，光通量隨色溫變化的曲線。圖6中給出的光通量梯度曲線幅度變化不大，說(shuō)明在不調(diào)節(jié)亮度時(shí)僅調(diào)節(jié)色溫，亮度變化有限。

　　圖6：光通量隨色溫變化的曲線

　　由上述測(cè)試結(jié)果可以看出，新方法在不同亮度條件下，可以滿足較大范圍的LED燈具的色溫調(diào)節(jié)。不調(diào)節(jié)亮度僅調(diào)節(jié)色溫時(shí)，電源的輸入功率波動(dòng)較小且光通量變化不大。不調(diào)節(jié)色溫僅調(diào)節(jié)亮度時(shí)，色溫變化較小。能夠滿足獨(dú)立調(diào)節(jié)色溫和獨(dú)立調(diào)光的要求。這就解決了LED色溫調(diào)節(jié)的常規(guī)方法只能調(diào)節(jié)色溫難以實(shí)現(xiàn)調(diào)光的問(wèn)題，同時(shí)避免了因電源輸出功率過(guò)小而降低電源效率及LED光效的問(wèn)題。

　　3. 新方法的優(yōu)勢(shì)

　?。?） 新方法既能調(diào)光又能調(diào)色溫且互不干擾

　　新方法采用獨(dú)立的PWM1信號(hào)和PWM2信號(hào)分別控制電源的調(diào)光端子和色溫調(diào)節(jié)電路控制端子，實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)和色溫調(diào)節(jié)互不干擾，可以配置出更多的光環(huán)境，滿足更多的照明需求。

　?。?） 新方法可靠性高

　　新方法中，任一時(shí)刻，兩路高低色溫白光LED陣列中只有一路呈導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了輸出功率恒定，從而避免了常規(guī)方法中電源功率過(guò)低致使電源效率低、系統(tǒng)可靠性低、光效低等問(wèn)題。

　?。?） 新方法成本低

　　新方法電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅采用一個(gè)調(diào)光電源及幾個(gè)用于實(shí)現(xiàn)色溫調(diào)節(jié)的器件，相比常規(guī)方法采用兩個(gè)調(diào)光電源，具有硬件成本低、控制容易實(shí)現(xiàn)、工作穩(wěn)定的特點(diǎn)。