LED的發光原理同傳統照明不同,是靠P-N結發光,同功率的LED光源,因其采用的芯片不同,電流電壓參數則不同,故其内部布線結構和電路分(fēn)布也不同,導緻了各生(shēng)産廠商(shāng)的光源對調光驅動的要求也不盡相同,因此控制系統和光源電器不匹配也成了行業内的通病,同時LED的多元化也對控制系統也提出了更高的挑戰。如果控制系統和照明設備不配套,可能會造成燈光熄滅或閃爍,并可能對LED的驅動電路和光源造成損壞。
市場上有五種LED照明設備控制方式:
1. 前沿切相(FPC),可控矽調光
2. 後沿切相(RPC),MOS管調光
3. 0/1-10V調光
4. DALI(數字可尋址照明接口)
5. DMX512(或DMX)調光
前沿切相(FPC),可控矽調光
前沿調光就是采用可控矽電路,從交流相位0開(kāi)始,輸入電壓斬波,直到可控矽導通時,才有電壓輸入。其原理是調節交流電每個半波的導通角來改變正弦波形,從而改變交流電流的有效值,以此實現調光的目的。
前沿調光器具有調節精度高、效率高、體(tǐ)積小(xiǎo)、重量輕、容易遠距離(lí)操縱等優點,在市場上占主導地,多數廠家的産品都是這種類型調光器。前沿相位控制調光器一(yī)般使用可控矽作爲開(kāi)關器件,所以又(yòu)稱爲可控矽調光器。
在LED照明燈上使用FPC調光器的優點是:調光成本低,與現有線路兼容,無需重新布線後沿切相控制調光。劣勢是FPC調光性能較差,通常導緻調光範圍縮小(xiǎo),且會導緻最低要求負荷都超過單個或少量LED照明燈額定功率。因爲可控矽半控開(kāi)關的屬性,隻有開(kāi)啓電流的功能,而不能完全關斷電流,即使調至最低依然有弱電流通過,而LED微電流發光的特性,使得用可控矽調光大(dà)量存在關斷後LED仍然有微弱發光的現象存在,成爲目前這種免布線LED調光方式推廣的難題。
前沿切相轉PWM
後沿切相控制調光
後沿切相控制調光器,采用場效應晶體(tǐ)管(FET)或絕緣栅雙極型晶體(tǐ)管(IGBT)設備制成。後沿切相調光器一(yī)般使用MOSFET做爲開(kāi)關器件,所以也稱爲MOSFET調光器,俗稱“MOS管”。MOSFET是全控開(kāi)關,既可以控制開(kāi),也可以控制關,故不存在可控矽調光器不能完全關斷的現象。另MOSFET調光電路比可控矽更适合容性負載調光,但因爲成本偏高和調光電路相對複雜(zá)、不容易做穩定等特點,使得MOS管調光方式沒有發展起來,可控矽調光器仍占據了絕大(dà)部分(fēn)的調光系統市場。
與前沿切相調光器相比,後沿切相調光器應用在LED照明設備上,由于沒有最低負荷要求,從而可以在單個照明設備或非常小(xiǎo)的負荷上實現更好的性能,但是,由于MOS管極少應用于調光系統,一(yī)般隻做成旋鈕式的單燈調光開(kāi)關,這種小(xiǎo)功率的後切相調光器不适用于工(gōng)程領域。而諸多照明廠家應用這種調光器對自己的調光驅動和燈具做調光測試。然後将自己的調光産品推向工(gōng)程市場,導緻工(gōng)程中(zhōng)經常出現用可控矽調光系統調制後切相調光驅動的情況。這種調光方式的不匹配導緻調光閃爍,嚴重的會迅速損壞電源或調光器。
0/1-10V調光
0/1-10V調光裝置内有兩條獨立電路,一(yī)條爲普通的電壓電路,用于接通或關斷至照明設備的電源,另一(yī)條是低壓電路,它提供參考電壓,告訴照明設備調光級别,0/1-10V調光控制器之前常用在對熒光燈的調光控制上,現在,因爲在LED驅動模塊上加上了恒定電源,并且有專門的控制線路,故0/1-10V調光器同樣可以支持大(dà)量的LED照明燈。但應用缺點也非常明顯,低電壓的控制信号需要額外(wài)增加一(yī)組線路,這對施工(gōng)的要求大(dà)大(dà)提高。
DALI調光
DALI标準已經定義了一(yī)個DALI網絡,包括最大(dà)的64個單元(可獨立地址),16個組及16個場景。DALI總線上的不同照明單元可以靈活分(fēn)組,實現不同場景控制和管理。在實際應用中(zhōng),一(yī)個典型的DALI控制器控制多達40~50盞燈,可分(fēn)成16個組,同時能夠并行處理一(yī)些動作。在一(yī)個DALI網絡中(zhōng),每秒能處理30~40個控制指令。這意味着控制器對于每個照明組,每秒需要管理2個調光指令。DALI并不是真正的點對點網絡,它是代替1~10V電壓接口控制鎮流器。相對于傳統的1-10V調光,DALI的優點在于每個節點都具備唯一(yī)地址碼,并且帶反饋,更遠距離(lí)調光不會像1-10V那樣出現信号衰減,但是工(gōng)程實踐中(zhōng)這個距離(lí)還是不宜超過200米。
顯然DALI不适合LED照明控制,一(yī)個DALI網絡隻能控制21盞全彩LED燈具。DALI是面向傳統照明控制的,注重的是系統的靜态控制及可靠性、穩定性、兼容性。而LED照明系統的規模遠遠大(dà)于DALI系統,主要追求燈具藝術效果表現力,适當的兼顧系統的智能化,這就要求系統需要接入更大(dà)的總線網絡,具有無限擴展能力和較高的場景刷新能力。因此,DALI系統在大(dà)型照明工(gōng)程中(zhōng)往往作爲一(yī)個子系統被并入其他總線系統。
DALI調光的優點不用贅述,缺點仍然是令人讨厭(yàn)的信号線布置和高企的價格。值得一(yī)提的是目前的DALI調光驅動爲了确保單片機随時處于待命狀态,在關燈時仍然需要待機耗電。
DMX512調光
DMX512協議最先是由USITT(美國劇院技術協會)發展成爲從控制台用标準數字接口到控制調光器的方式。DMX512超越了模拟系統,但不能完全代替模拟系統。DMX512的簡單性、可靠性(假如能夠正确安裝和使用的話(huà))以及靈活性使其成爲資(zī)金允許情況下(xià)選擇的一(yī)種協議。
在實際應用中(zhōng),DMX512的控制方式,一(yī)般是将電源和控制器設計在一(yī)起。由DMX512控制器控制8~24線,直接驅動LED燈具的RBG線,但是在建築亮化工(gōng)程中(zhōng),由于直流的線路衰弱大(dà),要求在12米左右就要安裝一(yī)個控制器,控制總線爲并行方式,因此,控制器的走線非常的多,很多場合甚至無法施工(gōng)。 DMX512的接收器需設置地址,讓它能明确接收調光指令,這在實際應用中(zhōng)也非常不方便。 多個控制器互聯來控制複雜(zá)的照明方案,操作軟件設計的也會比較複雜(zá)。因此,DMX512比較适合燈具集中(zhōng)在一(yī)起的場合,如舞台燈光。
綜上所述,DMX控制器的主要缺點在于需要特别的接線布局和類型,并需要一(yī)定的編程,以便設置基本顔色和場景,這對後期維護的成本較大(dà)。