調(diào)光經(jīng)常用于酒店和劇院，用來營造氣氛，創(chuàng)造親密的感覺，愉悅食客和觀眾。對于會議室和報告大廳來說，調(diào)光還可以降低能耗和增強空間的功能。盡管調(diào)光得到大范圍應(yīng)用，但調(diào)光器配合傳統(tǒng)光源使用時仍然存在一些問題，比如降低白熾燈的效能，損害熒光燈的壽命。

固態(tài)照明系統(tǒng)與技術(shù)聯(lián)盟(ASSIST)組織者，照明研究中心(LRC)主管，Nadarajah Narendran說：當今安裝的大部分調(diào)光系統(tǒng)都是相位控制器。它們最初是針對白熾燈設(shè)計的，通過切斷每半個工頻周期內(nèi)的輸入電流來減少光輸出。

切相調(diào)光器每秒鐘切斷120次，或者切斷次數(shù)等于交流電傳遞電力給輸電線的頻率。由于白熾燈的鎢絲加熱和冷卻的速度比較慢，所以人眼看到的光源亮度是以恒定的水平下降的。切斷的時間越長，燈越暗。

并不是所有相位控制器都從交流正弦波的同一方向切斷。三端雙向可控硅器件(TRIAC)用于白熾燈和鹵素燈調(diào)光，它從正弦波的前相開始切斷，在切斷點位置，輸入電壓剛過零，輸入電流剛反向。因此，它也被叫做前相控制調(diào)光器，前相控制調(diào)光器會在開始導通的時候產(chǎn)生電流尖峰，此尖峰電流會引起蜂鳴聲和增加電子驅(qū)動器的壓力。

反相控制調(diào)光器可以避免上述問題，因為它是從交流正弦波的后半部分或者說是后沿開始切斷調(diào)光器。反相控制調(diào)光器在輸入電流剛改變方向時導通，它允許電壓逐漸升高，然后在下一個半周期內(nèi)切斷它。反相控制調(diào)光器也被叫做電子低壓(ELV)調(diào)光器，用于提高使用電子變壓器的鹵素燈的性能。

圖1：三端雙向可控硅器件(TRIAC)在前相位置切斷向光源輸入的功率，切斷發(fā)生在輸入電壓剛過零與輸入電流剛改變方向時。反相控制調(diào)光器(ELV)在交流正弦波的后沿切斷。
LED怎么調(diào)光?

作為恒流源，LED天生就可以調(diào)光。流過LED燈珠的電流決定了光的輸出。它們的亮度可以很簡單地通過控制貼在襯底上的半導體材料層的通電電流來調(diào)節(jié)。

在美國能源署(DOE)建筑技術(shù)辦公室負責照明項目的經(jīng)理詹姆斯.布羅德里克說：LED不像傳統(tǒng)光源，調(diào)光并不會影響LED的效率和壽命。事實上，調(diào)光可以降低它們的工作溫度，進而延長LED的壽命。

此外，LED的調(diào)光范圍比緊湊型熒光燈和高強度放電燈更廣。相比于緊湊型熒光燈10%~30%的調(diào)光剩余(數(shù)據(jù)來源于美國電氣制造協(xié)會NEMA)，高強度放電燈30%~60%的調(diào)光剩余(數(shù)據(jù)來源于美國照明產(chǎn)品信息工程NLPIP)，LED的調(diào)光剩余能做到輸出全載的1%以下。

任何LED器件，如果要做成替換光源或者LED燈具，都需要一個驅(qū)動器才能實現(xiàn)調(diào)光。因為LED都是低壓直流源，LED需要電子驅(qū)動器把交流轉(zhuǎn)換成可利用和可調(diào)節(jié)的直流電流。這些驅(qū)動器分為兩種調(diào)光方式。

在脈寬調(diào)制(PWM)方式中，通過LED的電流以很高的頻率通斷，“通常是每秒幾千次”，通過LED的電流就等于LED開關(guān)周期內(nèi)的電流平均值。通過減少LED的通電時間可以降低平均電流或者有效電流，進而降低LED的亮度。

LED和傳統(tǒng)光源一樣，也可以通過以電流恒定降低(CCR)方式調(diào)光，或者叫做模擬調(diào)光。CCR保持光源有連續(xù)的電流，但是通過減小電流幅值來實現(xiàn)調(diào)光。“光輸出正比于通過LED器件的電流，”Narendran 說。

PWM和CCR各有優(yōu)缺點。PWM應(yīng)用更廣泛，調(diào)光范圍也更廣，可以做到光輸出的1%以下，且不管LED在額定電流、最大電流，還是零電流下工作，都可以避免色漂現(xiàn)象。因為PWM調(diào)光使用快速開關(guān)通斷的方式，所以它需要更復雜更昂貴的電子驅(qū)動設(shè)備來產(chǎn)生足夠高頻率的電流脈沖來防止產(chǎn)生人眼可察覺的閃爍。

CCR調(diào)光方式更高效簡單，因為它所需的驅(qū)動設(shè)備更簡單更便宜。不像PWM，CCR不會產(chǎn)生由高頻開關(guān)引起的電磁干擾EMI。此外，CCR允許驅(qū)動器放在離光源更遠的地方，這對LED替換光源或?qū)?nèi)部空間有限的緊湊型燈具很有利。

但是，CCR不適合應(yīng)用在調(diào)光要求10%以下的場合。在非常低的電流情況下，LED無法正常工作，光輸出也不穩(wěn)定。
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兼容性問題

盡管驅(qū)動器決定著LED產(chǎn)品是否能調(diào)光，但驅(qū)動器的性能表現(xiàn)主要取決于與調(diào)光器的兼容性，如相位控制調(diào)光器。如果要調(diào)光，驅(qū)動器的設(shè)計必須能匹配調(diào)光器的調(diào)光信號。
傳統(tǒng)燈具的很多調(diào)光技術(shù)也能應(yīng)用在LED上。包括0到10V模擬調(diào)光，DALI(數(shù)字可尋址照明接口)調(diào)光，DMX調(diào)光，和“其他從交流母線電壓中分離調(diào)光信號的技術(shù)”，Brodrick表示。
對載有調(diào)光信息的調(diào)光器安裝專線可以提高調(diào)光兼容性，因為專線使得調(diào)光器跟燈具之間僅有很少或者沒有相互干擾。然而，這種調(diào)光系統(tǒng)更復雜更昂貴，這也是它們?yōu)槭裁闯Ｒ娪谏虡I(yè)應(yīng)用而非住宅應(yīng)用的原因。

最常見的相位控制器是TRIAC調(diào)光器。NEMA估計在美國有1500萬家庭安裝這種調(diào)光器，由于白熾燈的禁用，這意味著大量舊的調(diào)光器等著LED燈具去替換白熾燈。不幸地是，LED與TRIAC的兼容性是個問題。

兼容性不好的原因之一就是白熾燈和LED供電方式存在差異。白熾燈通過簡單的阻性負載從電網(wǎng)獲得電力產(chǎn)生光，電流，電壓和亮度之間的關(guān)系是線性和直接的，電壓的變化與電流成正比。

LED與白熾燈不同。LED依靠驅(qū)動電路提供恒定的電流，并確保合適的功率和電壓，他們與TRIAC的相互作用是不可預料的。例如，在低調(diào)光水平，恒流或恒壓設(shè)計的LED驅(qū)動器可能會通過從電網(wǎng)獲得更多電流來補償切相部分——或者交流正弦波的中斷，使LED保持亮度，或者導致閃爍。

此外，并不是所有驅(qū)動架構(gòu)都是一樣的。不同的電路意味著抽取功率、將其轉(zhuǎn)換并輸出的方式也不同。因此，TRIAC與LED匹配“有可能正好湊效也有可能不行。另外，也許一個燈接一個調(diào)光器時工作正常，但當多個燈通過并聯(lián)的方式接一個調(diào)光器時，比如枝形吊燈里，可能就不能很好的調(diào)光。

這種現(xiàn)象是存在的。建議避免把不同的LED接在同一個調(diào)光器上，因為這些LED燈的驅(qū)動器設(shè)計是不一樣的。

TRIAC的接線方式進一步加劇了兼容問題?，F(xiàn)在市面上或已經(jīng)安裝的調(diào)光器大多數(shù)都是兩線的;也就是說，一根導線在供電的同時還要傳送調(diào)光電壓或者調(diào)光信號。這會干擾LED器件和調(diào)光器的功能，Brodrick說。調(diào)光器，尤其是那些具有附加功能，如夜光燈和光等級顯示的調(diào)光器，即便在燈關(guān)滅的時候，內(nèi)部電路仍然需要通電工作，盡管功率很小。
對于白熾燈來說，這是可以在不觸發(fā)光源的情況下實現(xiàn)的。但是，LED不需要太多電力就能點亮，因此即便少量的電力，也可能造成LED閃爍。飛利浦全球室內(nèi)照明系統(tǒng)美洲事業(yè)部產(chǎn)品和市場高級經(jīng)理Michael Skurla說。

LED驅(qū)動器與TRIAC之間的不兼容會導致許多問題，其中六個問題如下：

突亮：當調(diào)光器旋鈕從完全關(guān)閉開始慢慢旋轉(zhuǎn)上升時，LED光源突然完全導通。
驟降：當調(diào)暗時，光源完全關(guān)閉。
死區(qū)：當改變調(diào)光器導通角時，光輸出卻不跟隨改變。
殘影：當調(diào)光器完全關(guān)閉時燈仍然微亮。
噪聲。
閃爍。

閃爍、調(diào)光和色漂是專家和消費者對固態(tài)照明持謹慎態(tài)度的主要原因。但是，照明行業(yè)正在從各個方面去解決調(diào)光問題。

去年發(fā)布的《NEMA SSL 7A-2013固態(tài)照明的切相調(diào)光：基本兼容性》試圖通過制定調(diào)光器和LED產(chǎn)品的設(shè)計和測試準則來使LED切相調(diào)光兼容性問題降至最低。
然而，標準只是針對未來的技術(shù)，而不是試圖規(guī)范過去的調(diào)光及照明設(shè)備。


調(diào)光的正確方法

照明工業(yè)還開發(fā)了協(xié)議以促進市場統(tǒng)一。Ledotron是歐洲推出的一個開放的數(shù)字標準，其目的是使那些針對緊湊型熒光燈CFL和LED光源設(shè)計的系統(tǒng)能穩(wěn)定的實現(xiàn)調(diào)光性能。這個標準緣起于幾個歐洲制造商之間的合作，包括歐司朗和施耐德電氣。

在北美，ZigBee聯(lián)盟的ZigBee light link是LED產(chǎn)品實現(xiàn)無線調(diào)光和控制的標準。為了消費者方便，具有即插即用功能和互用性的照明和照明控制產(chǎn)品可以獲得由ZigBee蓋章確認其資格的Light Link認證。

照明研究中心(LRC)2013發(fā)布的《ASSIST推薦...調(diào)光：一份技術(shù)中立的定義》提出無論光源類型，調(diào)光的性能標準應(yīng)該確保最終用戶的視覺舒適度和滿意度。它設(shè)置了最小和最大光水平(分別為5%和90%)、調(diào)光評估文件，并且涵蓋了死區(qū)、閃爍和系統(tǒng)效率等問題。

實際應(yīng)用中，LED調(diào)光可以通過采取一些預防措施來使問題最小化。首要的，LED產(chǎn)品設(shè)計者應(yīng)該為設(shè)計的LED指定調(diào)光控制器。尋找制造商推薦的每款LED產(chǎn)品的光源與調(diào)光器組合，或者兩者兼用。墻內(nèi)安裝的，Brodrick建議采用符合NEMA SSL-7A的調(diào)光器和LED光源。

設(shè)計者應(yīng)該在設(shè)計期間模擬測試所有的調(diào)光情況，“包括所有的LED光源和調(diào)光器，都應(yīng)該在整個調(diào)光范圍內(nèi)進行測試。”如果模擬不可實施，則需要提供一個LED光源與調(diào)光器組合的證明，并且這個證明信息須確保不超過6個月。

當LED燈用相位控制器調(diào)光時，設(shè)計者應(yīng)該對調(diào)光器的最大額定負載(通常用瓦特表示)降額使用，來盡量減少調(diào)光器的壓力。盡管LED比與之對應(yīng)的白熾燈更加高效，但決定連接到一個調(diào)光器上的LED數(shù)量時，并不能簡單的用這個調(diào)光器的最大額定負載來除以單燈功率。

相反，需要降額使用以適應(yīng)由驅(qū)動器引起的尖峰。“典型的降額百分比應(yīng)該是調(diào)光器最大額定負載的25%~30%。如果一個調(diào)光器的最大額定負載是1000W，則應(yīng)該降額250W使用。這就可以用來計算一個調(diào)光器可容納的最大光源數(shù)量。

制造商也正在努力改進LED驅(qū)動和調(diào)光器的電路，來達到與TRIAC更好的兼容性。有些驅(qū)動具有自適應(yīng)控制功能，這使LED驅(qū)動能兼容任何的調(diào)光器，但成本也增加更多。因此，盡管調(diào)光技術(shù)在進步，但要實現(xiàn)最佳的性能還需要一些時間和精力。

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