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高PF交流“ACLED光引擎”的調光

2016-05-30 11:59 來源:電源網 編輯:茅于海

現在市面上流行的所謂“無電源交流AC-LED光引擎”,也特別突出其調光功能。仔細一看卻是說“適合于可控硅調光”。本來可控硅調光是用于白熾燈的調光,它要求的負載是純電阻,也就是PF=1的燈具。而這種無電解電容的交流LED光引擎的PF高,正好能夠滿足可控硅調光的要求。看起來,這真是天作之合,最佳匹配。可是仔細看看,這種所謂的可調光實際上是一種自相矛盾的“優點”。

因為“ACLED光引擎”本來大張旗鼓宣傳的是它的高PF值,而且大力宣揚了高PF燈具的各種優點。然而如果采用了可控硅調光,它的高PF的優點就蕩然無存。為什么是這樣呢?

請看作者的實驗結果:

實驗器材:一個無電解電容光引擎,和一個串聯可控硅調光器,見下圖:

QQ截圖20160530114843

1.在未連接可控硅調光器時:功率=12.77W,PF=0.962

QQ截圖20160530114856

2.在連接到可控硅調光器時:功率=10.9W,PF->0.662

QQ截圖20160530114905

隨著亮度的降低,PF值逐漸降低,直至0.6幾。這實際上是可控硅調光的特點。也就是說,只要采用可控硅調光,它的PF值是一定是隨著亮度變暗而降低的。這樣,所有PF高的優點就都不存在了。所以一方面強調高PF的優點是可以使用可控硅調光,另一方面采用可控硅調光以后整體PF急劇降低,這種優點變成了一種自欺欺人的優點。

其實,問題還遠遠不止這些。

LED調光的方法有很多,最簡單的方法是改變LED正向電流的方法來調光。

雖然這是最簡單的調光方法,有時候只要用一個電位器取代調正向電流的電阻就可以實現。但是這種方法有不少缺點,一個就是它的精確度比較差,因為LED的亮度并不是嚴格地和正向電流成正比,另外就是調正向電流會使其色譜變化,從而改變其色溫,這也是不希望發生的。所以現在幾乎很少有人采用調正向電流的方法來調光。

我們都知道,LED的另一個最大優點是可以以極高的速度開關。它不像白熾燈在關燈時會有一個慢慢暗的過程。正因為LED有這個優點,所以LED的調光通常都采用脈寬調制(PWM)方法。也就是采用一個快速開關的脈沖,用改變其脈寬,也就是它的工作比的方法,來改變其亮度。通常這個脈沖的頻率很高,以避免會產生肉眼可感覺的閃爍效應。在開通時,脈沖寬度很寬,就使LED完全進入滿功率的狀態,關斷時,脈沖寬度很窄,就完全進入截止狀態。因此,完全不會進入半電流等中間狀態。也就不可能發生色溫的變化等情況。這種脈寬調制PWM的波形圖見圖一所示。

 脈寬調制(PWM)調光波形
圖一 脈寬調制(PWM)調光波形

所以,現在這種脈寬調制PWM公認是LED調光的最佳方法。

遺憾的是,無電解電容的高PF交流AC光引擎如果采用這種PWM調光,只能得到縮小的波形。也就是忠實地保留其閃爍的波形。

無電解電容光引擎電壓電流波形
圖2 無電解電容光引擎電壓電流波形

很多生產這種“ACLED光引擎”的廠家,為了減小閃爍的效果,大多采用了長余輝熒光粉。然而采用了長余輝熒光粉以后,就完全無法采用PWM調光了。

因為采用長余輝熒光粉以后,當PWM信號完全截止時(脈沖很窄時),它由于余暉的作用仍然有光線發出,盡管它的亮度很低,但也能完全破壞了PWM的調光作用。換句話說,采用PWM信號來對它調光,完全無法得到亮度和PWM開通的寬度成正比的效果,也就是說,這種無電解電容光引擎是無法采用PWM來調光,所以它只能采用最落后的可控硅來調光,而采用可控硅調光以后,它的高PF的優點就完全蕩然無存了!這正是這種無電解電容之難言之苦。

問題的嚴重性還遠遠不止如此,我們都知道LED的一個極其重要的應用前景就是可以實現燈具之間或燈具和其他通信手段之間的可見光通信,由于這種無電解電容存在周期性的暗區,很明顯在暗區內是無法發射光信號的,而且其實不在暗區內,它的光信號的強度也是按照半個正弦波在變化的,這樣的光通信顯然是極其不可靠的,使得這種光通信也完全不能實用。從而各種先進的智能控制手段也都無法實現。或者說,這種無電解電容光引擎是根本無法實現智能控制和光通信等最先進的控制和通信技術的!

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