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LED燈條調光應用下的LED驅動電源選擇

簡介

LED在照明燈具的應用越來越廣泛,加上優於傳統照明方式的獨特性,除了提高生活質量、改善光源效能和延長燈具壽命外,利用其獨有的可調光功能進行燈光色溫與亮度的變化,並充分達到節能應用為其最大優點。

LED照明燈具的調光效能乃是取決於所搭配的LED光源及驅動電源。一般而言,LED光源可以簡單區分為兩個大類:單獨LED 二極管光源或配有電阻的LED 二極管光源,在應用上,有時候LED光源會被設計成內含DC-DC 轉換器的一個模塊,這樣複雜的模塊則不在本次文章的討論範圍內。若LED光源或模塊為單獨LED二極管本身時,常見的調光方法為調整LED輸入電流的振幅,因此LED驅動電源的選用就應該參考這個特性。而另一種配有電阻器的LED 二極管光源(一般稱為LED 燈條或LED STRIP),LED 燈條被廣泛使用是具有LED 二極管串聯的電阻,所以電壓相對地穩定,因此使用者可以取用市售任何的定電壓電源供應器來驅動LED燈條。常見的LED燈條一般是以12VDC或24VDC驅動,但也因此在LED燈條的調光應用上可能會有點難度。本文說明了使用電流振幅調光方式的驅動器於LED燈條的應用問題,也同時討論一些常見的調光問題,並同時介紹了采用輸出脈寬(PWM)調變的可調光LED電源驅動器.
常見的LED調光不良狀況:

調光聽起來似乎是件簡單的事,事實上想要有良好並順暢的調光表現是需要考慮很多要素,常見的LED調光不良的情況有很多,如下表(一)所示:

表(一):常見調光問題

當使用輸出電流可調的LED 電源驅動器來進行LED 燈調光的時候,dead travel是經常發生的問題。雖然當LED驅動電源器處於滿載狀態(如附圖1-a)時可以運轉地很好,可是當LED 驅動器非處於滿載時,調光不順暢的狀態就很明顯。

圖1: LED驅動器 HLG-100於不同負載(長度)狀況聯接於LED燈條: (a)滿載100%–可產生最好的調光表現;(b)負載70%–則顯示了不完美調光效果;(c)負載30%– 顯示出較差的調光結果,因為可調光範圍太窄。

輸出脈衝寬度調變(輸出PWM)解決方案

如果是在滿載條件下使用LED 驅動電源進行LED燈條調光應用時,那就不存在dead travel的問題。以上論點沒錯,但並不是很實際,事實上LED燈條經常在各種應用場合(裝飾照明/輔助照明/廣告照明)因長度無法準確預估的情況下使用,所以最簡單也是最佳的應用解決方案則是應該正確的選用具有輸出脈衝寬度PWM調光功能的LED驅動電源來實現LED燈條調光需求。而輸出亮度則憑借著調光訊號的負載循環來達到降低亮度的調光變化,選擇驅動電源的重要參數則是調光解析和輸出脈衝寬度調變PWM的頻率,最低調光能力應該低至0.1%,以達到8bit的調光分辨率來符合所有的LED燈條調光應用,輸出脈衝寬度調變PWM頻率則應該能盡可能提高,以防止表(一)所說的光閃爍問題,根據相關技術研究文獻報導,頻率建議至少高於1.25kHz,以降低人眼可見的鬼影閃爍。

結論
最好的LED燈條調光方案是使用輸出脈衝寬度調變PWM調光功能,以解決常見的dead travel調光問題。