LED驅(qū)動(dòng)的新前景
LED照明是一項(xiàng)近乎主流的技術(shù),換代LED燈使物業(yè)管理人員和業(yè)主利用傳統(tǒng)的電力基礎(chǔ)設(shè)施即可享受LED的較長(zhǎng)工作壽命和節(jié)能特性。局域網(wǎng)(LAN)、以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)提供了前所未有的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制每個(gè)LED燈以及智能LED照明/傳感器集中器的能力。
LED驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在不斷發(fā)展和成熟,會(huì)成為越來(lái)越多傳統(tǒng)及新照明應(yīng)用的首選。LED的優(yōu)勢(shì)包括更長(zhǎng)的工作壽命、更高的能效以及小巧的外形尺寸。
LED發(fā)光的波長(zhǎng)或顏色依賴于LED構(gòu)造中所用的材料。借助合適的驅(qū)動(dòng)器,LED將具有更大的設(shè)計(jì)靈活性,便于調(diào)光和更改發(fā)光顏色;與合適的控制器及傳感器配合使用時(shí),可根據(jù)環(huán)境中條件的變化調(diào)節(jié)發(fā)光量和顏色。這種能力使其可用于室內(nèi)照明以及可調(diào)光路燈和室外照明等,根據(jù)環(huán)境光變化改變其亮度。LED調(diào)光節(jié)省的電能大約為1:1,也就是說(shuō)將LED調(diào)光至50%,將節(jié)省大約50%的電能。
設(shè)計(jì)者不斷將LED應(yīng)用于日益增長(zhǎng)的各種照明應(yīng)用,現(xiàn)在討論兩種場(chǎng)景下的LED應(yīng)用。設(shè)計(jì)者在傳統(tǒng)規(guī)格燈具中使用LED模塊,LED必須與已有的電力基礎(chǔ)設(shè)施配合工作,發(fā)揮LED燈的優(yōu)勢(shì)。相比之下,以太網(wǎng)供電(PoE)LED照明網(wǎng)絡(luò)則采用較新或并聯(lián)的電力基礎(chǔ)設(shè)施。
LED驅(qū)動(dòng)器為低壓元件,用于將輸入電壓(例如120V、220V或277V)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED要求的低壓,同時(shí)這些驅(qū)動(dòng)器也解析控制信號(hào),調(diào)暗、調(diào)亮以及更改發(fā)光顏色。LED驅(qū)動(dòng)器可采用恒流或恒壓(通常為12V或24V)配置,但這兩種類型的驅(qū)動(dòng)器不可互相交換?! ∪绻鸏ED發(fā)光的幅度或頻率被周期性調(diào)制或波動(dòng),人眼就會(huì)感測(cè)到;如果輸入電流快速變化造成LED燈輸出發(fā)生快速變化,LED 燈就容易發(fā)生閃爍(引起閃爍的原因有很多。好的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)應(yīng)考慮所有的內(nèi)部和外部因素,為L(zhǎng)ED提供恒定、無(wú)振蕩電流,實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍調(diào)光。
LED可用于代替其他照明技術(shù),尤其是白熾燈和鹵素?zé)?。將LED燈用于已有照明基礎(chǔ)設(shè)施時(shí),主要面臨兩項(xiàng)挑戰(zhàn):首先,更換的照明燈必須符合傳統(tǒng)光源的外形尺寸;其次,必須在已有電氣基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境下無(wú)閃爍地工作。將LED燈安裝至現(xiàn)有燈具,不僅限制了驅(qū)動(dòng)器電路板的尺寸,而且要考慮設(shè)計(jì)本身的散熱問(wèn)題。
由于LED僅發(fā)射可見光,發(fā)熱高于白熾燈或鹵素?zé)?,散熱也是限制照明燈產(chǎn)生發(fā)光量的因素之一。而當(dāng)今換代燈采用的LED技術(shù)幾乎達(dá)不到主流市場(chǎng)可接受的亮度水平。提高亮度限值,改善隨之而來(lái)的散熱設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)一款商業(yè)上成功的產(chǎn)品必不可少的,但是散熱設(shè)計(jì)必然會(huì)影響驅(qū)動(dòng)板的使用壽命。為了發(fā)射更多的光,照明燈就必須工作在相對(duì)較高的溫度下(+80℃~+100℃),在這種溫度環(huán)境下,容易受高溫影響的驅(qū)動(dòng)器電路板會(huì)限制整個(gè)LED燈的工作壽命。
為了能夠在現(xiàn)有電氣規(guī)格下工作,換代LED燈必須能夠配合基礎(chǔ)設(shè)施正確工作,然而每種基礎(chǔ)設(shè)施都存在自身的技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于鹵素?zé)?,由于耗流足夠高,能夠保證調(diào)光器保持導(dǎo)通,所以調(diào)光器工作得很好。然而,LED換代燈則不能支持可控硅調(diào)光器很好地工作,因?yàn)樗炔荒芴峁┧璧膯?dòng)電流,又不能提供保持電流,造成的結(jié)果就是調(diào)光器不能正常啟動(dòng)或在工作時(shí)關(guān)閉,導(dǎo)致LED燈產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。
電子式變壓器具有其自身的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):要求負(fù)載為電阻性,但LED燈不是電阻負(fù)載,因此,需要改變負(fù)載特性,防止電子變壓器關(guān)斷。LED燈設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)最大障礙就是需要開發(fā)無(wú)閃爍調(diào)光并兼容電子變壓器的照明燈。電子變壓器遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)磁性變壓器,當(dāng)LED燈所需的電流較低時(shí),是一項(xiàng)艱巨的設(shè)計(jì)問(wèn)題。較低的LED電流造成大多數(shù)LED燈不能與電子式變壓器配合工作,調(diào)光器會(huì)進(jìn)一步減小電流,加劇了這一困難。Maxim的MAX16840LED驅(qū)動(dòng)器采用擁有專利的固定頻率、平均電流模式控制方法解決了這一問(wèn)題,并且兼容絕大多數(shù)電子變壓器和后沿調(diào)光器。
LED很容易配合傳感器、無(wú)線通信模塊以及嵌入式處理器進(jìn)行工作,這種特性允許LED燈具變?yōu)橹悄芫W(wǎng)絡(luò)傳感器集中器,利用隔離的本地嵌入式處理器,照明系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能。將智能LED燈/傳感器集中器連接至局域網(wǎng)(LAN),允許已安裝的LED集中器快速支并充分利用IoT(物聯(lián)網(wǎng))上涌現(xiàn)出的新功能,無(wú)需更換昂貴的照明燈,即可提供適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的技術(shù)(如圖2所示)。PoE非常適合于通過(guò)LAN供電、連接和控制智能LED集中器,降低了兼容IP設(shè)備的部署和安裝成本,包括LED燈和傳感器集中器。由于只需要布設(shè)一根數(shù)據(jù)電纜,所以布線成本較低,而且無(wú)需獨(dú)立的電源電纜。由于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)布線無(wú)需雇傭有執(zhí)照、有資質(zhì)的電工,所以安裝成本較低。LED驅(qū)動(dòng)由于既能夠通過(guò)所連設(shè)備的電源實(shí)現(xiàn)離散控制,又能夠在斷電期間僅使用網(wǎng)絡(luò)連接提供電源備份,所以PoE網(wǎng)絡(luò)可以支持更好的總體網(wǎng)絡(luò)電源管理。