一种LED照明调光设计.doc
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1、一种LED照明调光设计面对一个看似非常简单的调光功能需求,现代的3G、4G、云端运算世代的电子业却束手无策。当红的媒体宠儿智慧电网对照明控制也完全无能为力。这难免让人怀疑整个智慧电网的概念,纯粹是一场炒作的泡沫闹剧而已。绝大部分的电子工程师都感到同样困惑,为何谈到照明调光,我们还是要依靠一个古老的元件-SCR硅控管?设计一个调光功能,真的有那么难吗?其实困难点是在装置成本与市场的不确定性.若能自硅控调光器的优缺点以及其他调光方案装置成本来分析,许多困惑将可以澄清.本文针对现有的调光方案进行解析。并提出几项大胆的预测:(1) 硅控调光器将和白炽灯一起走入历史(2) 电子调光器与遥控调光器也没有市
2、场前景(3) EZ Dimming 是唯一通用可行的调光方案,也将成为无所不在的调光方式。1、照明需求基准首先让我们先了解照明需求的基准与调光节能的关系。照明设计须考虑光源强度,和被照物或被照平面所得到的光通量。光源强度的计量单位是流明 (Lumen)。照度的计量单位是 Lux。两者之间的关係是1 Lux = 1 Lumen/m2假设我们有一座10W的LED台灯,发出来的总光通量是600 Lumens.如果这600 Lumens全部集中在一平方米的桌面,那桌面的照度就是600 Lux。(1) 商用照明-明亮的食物,尤其是面包、汉堡、海鲜、 烧烤等可以刺激食慾。所以面包蛋糕店、汉堡速食店、餐馆的
3、橱窗要有1000 Lux 以上的照度。珠宝、钟表、衣饰店,也必须要有明亮的照度,以刺激购买欲。精密工业、彩色印刷、博物馆、画廊、眼镜店、3C卖场、书店、打字、制图、诊疗室 都要有1000 Lux照度。(2) 一般照明-办公室、教室、量贩店、一般店面、咖啡店、快餐馆、工厂、生产线,则要有 300800 Lux。(3) 非工作场合如车站、机场、医院、大楼大厅、病房、走廊、楼梯间、厕所,则100300 Lux即可。公园、停车场、与街道则可以低到1050 Lux.(4) 非营业时段商用照明、一般照明在非营业时段,可以降到100300 Lux.适度的照明,对商店的竞争力,绝对有显着的影响.便利商店、百货
4、公司一楼的重点专柜,包括化妆品、珠宝,照度都超。照过2000Lux明不足,就不会吸引注意力与购买欲。若照明过度不足,还会增加人员的疲惫感与睡意。2、调光节能灯光是人为照明,在夜晚或自然光不足的场合提供足够的照度.但是灯光消耗电力,在不需要时关掉灯光是可以节约能源。不过在有些时段和情况,如果可以把灯光调到较暗的程度 (2550),也是可以大幅降低能源消耗(5075)。许多公用建筑或场所,如机场、车站、码头、停车场、街道医院、病房、工厂,在夜晚不宜把灯光全部关掉,否则有行动不方便或治安的顾虑。、公园、百货商场、学校、办公大楼的大厅、厕所、走廊、楼梯间等场所,在下班后维持适度的照明,也可以方便加班工
5、作的员工,并避免治安的死角。24小时营业的便利商店、加油站、旅馆等,也可以在深夜生意较清淡时,把灯光调暗一部分,以节省电费。3、现有主要调光装置常见的调光器包括硅控调光器 (Triac dimmer) (前切式) ,电子式调光器 (后切式),与遥控调光器 (红外线或RF式)。(1) 电子式调光器 可以添加许多先进功能。但是必须施工,更改灯具接线 (一般墙壁开关只有接往一条交流电线,无法提供电源予电子线路),装置成本高.(2) 遥控调光器-可以添加许多先进功能.但有遥控器昂贵,容易遗失,公共场合不适用等问题。目前飞利浦与Sharp都有照明遥控调光器产品.价格相当昂贵,可调光的灯泡售价约是无调光灯
6、泡两倍。遥控器另计,通常要价在30 50。遥控调光器另一缺点就是容易遗失,尤其是在公共的场所如学校、办公大楼等地方。更糟的是,这两者都有灯具需要搭配相同厂牌的调光器,所以没有统一规格。也就是因为各厂牌互相无法相容,所以现有市场很小,未来也不太可能普及。GE、Toshiba、Panasonic尚未推出遥控调光照明产品,相信不会采用竞争者的产品规格。诸大厂各行其是,就像手机的充电器一样,Nokia、Samsung、LG、Motorola 都互不相容.(3) 硅控调光器 -电子式调光器、遥控调光器装置成本高,又无统一标准,所以古老的硅控调光器采用量稍多。虽然硅控调光具有许多缺点,但是因为不用改变接线
7、,装置成本较低,各厂牌硅控调光器的性能和规格差别不大,是许多LED照明厂目前选择的调光方案。表2 市面上可见的Triac Dimmable LED Lighting Driver IC4、硅控调光器的缺点但是硅控调光器会成为未来LED照明的主流调光方式吗?答案是相当不乐观的.首先来检讨硅控调光器的工作原理与其先天的缺点。 硅控调光器主要构成元件包括: (1)硅控管用来截取交流电压部分导通角度,以改变灯具的输入功率 (2) RtCt timerRt为可调电阻,用来改变硅控管导通角度 (3) Diac-一种击发硅控管的元件.注意:硅控管在击发之后就维持导通状态,直到流通的电流降到 hold-up
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