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非常简单的LED天花板泛光灯可控硅调光电路

固态照明正迅速成为广泛应用中最受欢迎的照明选择。由于美国政府的节约能源使命,白炽灯已基本淘汰,并逐渐被发光二极管(LED)灯取代。
原因是LED灯具有更长的使用寿命(通常为25,000小时),并且可以轻松适应各种不同的插座和形状要求。随着LED灯的价格持续下降并与紧凑型荧光灯(CFL)相比变得越来越有竞争力,有人预测,2016年,2020年LED照明在住宅照明市场中的份额将达到近50%。
超过70%。但是,从设计者的角度来看,重要的是要了解LED照明和调光控制带来了与先前技术不同的挑战。
三端双向可控硅开关(Triacs,交流三极管的简称)构成了交流调光控制的核心。这些组件在被触发(断开)后可以沿任一方向传导电流。
过去,用于调光器的双向可控硅通常针对白炽灯负载的特性,并且还专门用于白炽灯负载。白炽灯负载在两种稳态条件下均具有较高的额定电流,较高的初始突入电流和在灯丝断裂寿命结束时均具有较高的突入电流。
相比之下,LED的稳态电流要比白炽灯低得多,并且在交流线路电压的每个半周期开始时,它们都可以在几微秒内具有较高的初始传导电流。通常,交流待机灯的电流峰值为6-8 A(峰值);稳态连续电流小于100 mA。
用于家庭照明的LED灯的功耗为7.5瓦(A19灯泡,450流明)或更高,而吊灯通常具有4至10个灯泡。但是,一串50个圣诞灯的功耗可低至4.8瓦。
设计用于替代典型的灯丝照明的吸顶灯中使用的LED泛光灯可产生750流明且仅消耗13瓦特(BR 30)。相反,旧的灯丝照明通常消耗65瓦。
最新一代的Triacs使用于控制LED光输出的交流电路的设计非常简单,因为它所需的组件相对较少:点火/触发电容器,电位计和电压击穿触发设备。使用两个反并联的敏感栅极晶闸管整流器(SCR)作为电压击穿触发设备,可使控制电流产生更大范围的光输出。
这也允许较低的磁滞控制,因为两个晶闸管构成了一个全面的反击穿触发器。图1是适用于吸顶灯(例如BR30LED灯)的控制电路图。
图1:使用两个反并联敏感的极受控硅整流器的泛光灯调光器电路。该电路可使灯泡几乎在交流周期的每半个周期以180度打开。
远程定时也可以打开。每个半周期延迟到较小的导通角,以实现较低的光输出。
具有较低保持和锁定电流特性的双向可控硅,例如Littelfuse的Q60xxLH1LED系列,可使双向可控硅保持非常低的电流水平。两个反并联的敏感栅极可控硅整流器(S4X8ES1)连接在一起,它们可以产生非常低的电压来触发触发总反向击穿电压的器件,从而产生非常低的磁滞。
因此,可以将电位器设置为低导通角,该低导通角在线路开关闭合和断开时立即打开。图2中的电路图显示了对旧相位控制/调光器电路的改进,该电路通过在C1点火电容器周围添加转向二极管而提供了较差的磁滞。
图2:调光器的电路设计可改善磁滞。对于要求宽控制范围和低滞后的应用而言,Quadrac器件(将Diac(两端AC开关元件)和Triac结合在一个封装中的特殊晶闸管)可以提供一种简单的可变光控制方法。
图3说明了如何在单个TO-220独立安装套件中组合Diac触发设备和AC Triac,以进一步减少组件数量。由于Diac触发设备的开关电压VBO较高,该控制电路具有较低的全接通电压,但每半个AC周期它可以提供175度至小于90度的调光功能。
图3:在基于Quadrac的调光电路中,电位计为250 kohm,最小内置固定端电阻为3 kohm。 Quadrac器件是QxxxxLTH1LED产品,具有更灵敏的Triac硅芯片(低栅极电流和保持电流特性)。
RL是最小的LED负载(10瓦)。

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