可控硅调光LED照明的应用分析

近年来，随着全球LED商业照明市场的兴起，包括中国在内的众多LED制造厂商纷纷将LED商业照明产品放在了市场开发的重要位置上。特别是由于近期日本、欧美等主要市场对LED照明产品提出了高效率、长寿命、高功率因数、灵活扩展、可调光等方面的要求，使得LED驱动IC及电源行业面临着一次新的变革。因此在未来两年，LED灯具的智能调光尤其是在商业照明中的应用比重将有望得到快速提高。

当前面临的主要挑战在于LED光源价格在不断下降，但驱动电子技术并没有很大的革新，价格一直居高不下，成本上有压力。其次，由于LED照明多采用电流驱动模式，而现有的调光器多是电压调光，所以在兼容性方面的挑战也相当大。此外，电源的轻薄化趋势也要求LED驱动器 要有更小的体积。而作为消费者，LED照明产品需要借助驱动IC调光技术提供给消费者独特的感官体验。

据调查分析报告，美国市场目前对调光产品需求较大，几乎100%都是调光产品。欧洲市场少一点，但也占较大比例。此外，智能LED灯泡今年有可能会出现大规模商用。而这其中绝大部分调光产品都是配合可控硅调光器使用的。因此针对可控硅调光的LED照明产品的研究就显得很有意义。

1、可控硅调光简介

分析传统白炽灯、卤素灯等调光系统，因为与LED灯相比，白炽灯和卤素灯是纯阻性器件，这也就意味着它的电流波形和电压波形永远是一样的，当采用可控硅来调光时，输入电压波形因可控硅导通角度变化而偏离正弦波，也就是改变输入电压的有效值，就可以实现调光的目的。

其电原理图如图1 所示。虚线部分就是安装在墙上的可控硅调光开关。a-b 之间的电阻就是白炽灯负载。所以可控硅开关直接与负载是串联的。

图1 可控硅调光的电路图和波形图

可控硅电位器中带一个开关，接在n的输入端，用于控制灯的开关。可控硅导通过程中，改变其内部可调电阻的分压比，改变其导通角，就可以改变其输出电压有效值，从而实现调光功能。除了可控硅以外，还有晶体管前沿、后沿调光技术等，基本原理都差不多。

2、可控硅调光的缺点和问题

在用可控硅调光时，还是会存在如下的一系列问题。

(1)调光过程中，随着内部导通角的变化，输入电压正弦波被可控硅破坏了，从而降低了功率因素值(PF)，通常 PF低于0.5，而且在调光时，随着导通角越小，功率因素值越来越低(1/4 亮度时只有0.25)。

(2)如上，输入电压正弦波被破坏了，非正弦的波形加大了谐波系数。

(3)LED驱动电路中输入非正弦的电压波形会在线路上产生严重的干扰信号(EMI)。