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高PF交流“ACLED光引擎”的调光
 茅于海
助理工程师   120  2016/7/28 9:21:00
楼主

茅于海

现在市面上流行的所谓“无电源交流AC-LED光引擎”,也特别突出其调光功能。仔细一看却是说“适合于可控硅调光”。本来可控硅调光是用于白炽灯的调光,它要求的负载是纯电阻,也就是PF=1的灯具。而这种无电解电容的交流LED光引擎的PF高,正好能够满足可控硅调光的要求。看起来,这真是天作之合,最佳匹配。可是仔细看看,这种所谓的可调光实际上是一种自相矛盾的“优点”。

 

因为“ACLED光引擎”本来大张旗鼓宣传的是它的高PF值,而且大力宣扬了高PF灯具的各种优点。然而如果采用了可控硅调光,它的高PF的优点就荡然无存。为什么是这样呢?

请看作者的实验结果:

实验器材:一个无电解电容光引擎,和一个串联可控硅调光器,见下图:

1.      在未连接可控硅调光器时:功率=12.77WPF=0.962

2.      在连接到可控硅调光器时:功率=10.9WPF->0.662

随着亮度的降低,PF值逐渐降低,直至0.6几。这实际上是可控硅调光的特点。也就是说,只要采用可控硅调光,它的PF值是一定是随着亮度变暗而降低的。
这样,所有PF高的优点就都不存在了。所以一方面强调高PF的优点是可以使用可控硅调光,另一方面采用可控硅调光以后整体PF急剧降低,这种优点变成了一种自欺欺人的优点。

 

       其实,问题还远远不止这些。

LED调光的方法有很多,最简单的方法是改变LED正向电流的方法来调光。

虽然这是最简单的调光方法,有时候只要用一个电位器取代调正向电流的电阻就可以实现。但是这种方法有不少缺点,一个就是它的精确度比较差,因为LED的亮度并不是严格地和正向电流成正比,另外就是调正向电流会使其色谱变化,从而改变其色温,这也是不希望发生的。所以现在几乎很少有人采用调正向电流的方法来调光。

 

我们都知道,LED的另一个最大优点是可以以极高的速度开关。它不像白炽灯在关灯时会有一个慢慢暗的过程。正因为LED有这个优点,所以LED的调光通常都采用脉宽调制(PWM)方法。也就是采用一个快速开关的脉冲,用改变其脉宽,也就是它的工作比的方法,来改变其亮度。通常这个脉冲的频率很高,以避免会产生肉眼可感觉的闪烁效应。在开通时,脉冲宽度很宽,就使LED完全进入满功率的状态,关断时,脉冲宽度很窄,就完全进入截止状态。因此,完全不会进入半电流等中间状态。也就不可能发生色温的变化等情况。这种脉宽调制PWM的波形图见图一所示。

图一. 脉宽调制(PWM)调光波形

所以,现在这种脉宽调制PWM公认是LED调光的最佳方法。

遗憾的是,无电解电容的高PF交流AC光引擎如果采用这种PWM调光,只能得到缩小的波形。也就是忠实地保留其闪烁的波形。

2. 无电解电容光引擎电压电流波形

 

很多生产这种“ACLED光引擎”的厂家,为了减小闪烁的效果,大多采用了长余辉荧光粉。然而采用了长余辉荧光粉以后,就完全无法采用PWM调光了。

因为采用长余辉荧光粉以后,当PWM信号完全截止时(脉冲很窄时),它由于余晖的作用仍然有光线发出,尽管它的亮度很低,但也能完全破坏了PWM的调光作用。换句话说,采用PWM信号来对它调光,完全无法得到亮度和PWM开通的宽度成正比的效果,也就是说,这种无电解电容光引擎是无法采用PWM来调光,所以它只能采用最落后的可控硅来调光,而采用可控硅调光以后,它的高PF的优点就完全荡然无存了!这正是这种无电解电容之难言之苦。

 

问题的严重性还远远不止如此,我们都知道LED的一个极其重要的应用前景就是可以实现灯具之间或灯具和其他通信手段之间的可见光通信,由于这种无电解电容存在周期性的暗区,很明显在暗区内是无法发射光信号的,而且其实不在暗区内,它的光信号的强度也是按照半个正弦波在变化的,这样的光通信显然是极其不可靠的,使得这种光通信也完全不能实用。从而各种先进的智能控制手段也都无法实现。或者说,这种无电解电容光引擎是根本无法实现智能控制和光通信等最先进的控制和通信技术的!

 happyjonas
实习生   22  2016/7/29 1:44:00
第1楼
拜读! 
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