如何调暗 LED 灯带

调光是改变光源光输出的过程。 这样做是为了设置环境或在不需要全光输出时节省能源。 在 LED 之前甚至今天使用的大多数调光系统都是为白炽灯泡设计的。 这些系统通常使用正相和反相调光方法,其中调光器中断或切断交流线路输入以减少进入驱动器的功率。 输入功率越小,驱动器上的输出就会越小,灯的亮度也会降低。

LED商业照明中最常听到的调光关键词是DMX、DALI、0/1-10V、可控硅(TRIAC)、WIFI、蓝牙、RF和Zigbee。 这些是调光电源的输入信号。 选择不同的输入信号主要是出于对环境(安装、布线)、功能、成本、后期扩展的灵活性等方面的考虑。 调光效果的好坏主要取决于调光电源的输出调光方式,而不是输入调光方式。

调光电源的输出调光方式主要分为恒流降低(CCR)和脉宽调制(PWM)(又称模拟调光)两种。

首先,澄清一下:实际上,所有的 LED 灯带都是可调光的。

当您购买常见的家用 LED 灯(如 A 型灯泡)时,您可能经常会在产品说明下看到 NOT DIMMABLE 列出。 一些 LED 灯泡不可调光,因为 LED 灯泡内部的电路并非旨在解释壁式调光器的调光信号,而壁式调光器又是/原本是为传统的白炽灯泡设计的。

另一方面,LED 灯条并非设计为直接连接到高压(例如 120V AC 壁式插座),并且需要电源将较高电压的 AC 转换为较低的 12V 或 24V DC 电压。

因此,如果涉及壁式调光器,则必须先与电源“对话”,然后才能在 LED 灯条上进行任何调光。 因此,调光/不调光的问题取决于电源单元,以及它是否可以解释墙壁调光器产生的调光信号。

另一方面,几乎所有的 LED 灯带(如灯带本身)都是可调光的。 给定适当的直流电信号(通常为 PWM),任何 LED 灯条的亮度都可以自由调节。

请注意,市场上一般有两种类型的灯带, 恒流 和恒定电压。 他们对调光电源的要求不同。 请参考下表:

LED灯条类型恒流降低 (CCR)脉宽调制(PWM)
恒压灯条工作工作
恒流灯条失败工作

什么控制 LED 的亮度?

流过 LED 的电流量决定了它的光输出。 如果我们看上面的图表,我们会看到改变电压也会改变流过 LED 的电流,这让我们想到通过增加或减少 LED 两端的电压来调光 LED。 但是,我们也可以看到,我们可以在不获得太多电流的情况下改变电压的区域很小。 此外,电流和亮度一样不可预测。

LED 的正向电流 (mA) 与正向电压 (V) 图
LED 的相对强度 (au) 与正向电流 (mA) 图

如果我们浏览一些 LED 数据表,我们可以看到 LED 的发光强度取决于正向电流。 他们的关系也几乎是线性的。 因此,在调光 LED 时,我们将正向电压作为固定值并控制电流。

LED灯条样品册

LED调光方法

所有 LED 设备都需要驱动器进行调光,驱动器使用两种标准方法对 LED 进行调光:脉冲宽度调制和恒定电流降低(也称为模拟调光)。

脉宽调制(PWM)

在 PWM 中,LED 在其额定电流下以高频开启和关闭。 快速切换足以让人眼看到。 决定 LED 亮度等级的是占空比或 LED 亮起的时间与一个完整周期的总时间的比值。

优点:

  • 提供非常精确的输出电平
  • 适用于需要保持 LED 某些特性(例如颜色、温度或效率)的应用
  • 广泛的调光范围——可以将光输出降低到小于 1% 的值
  • 通过在推荐的正向电压/正向电流工作点运行 LED 来避免色偏

缺点:

  • 驱动程序复杂且昂贵
  • 由于 PWM 使用快速开关,每个开关周期的快速上升沿和下降沿都会产生不需要的 EMI 辐射
  • 驱动器在使用长导线运行时可能会出现性能问题,因为导线的杂散特性(电容和电感)会干扰 PWM 的快速边沿

占空比

术语占空比描述了“开启”时间与定期间隔或“周期”时间的比例; 低占空比对应于低功耗,因为大部分时间都处于关闭状态。 占空比以百分比表示,100% 表示完全开启。 当一个数字信号在一半时间开启而另一半时间关闭时,数字信号的占空比为 50%,类似于“方”波。 当数字信号处于开启状态的时间多于关闭状态时,它的占空比大于 50%。 当数字信号处于关闭状态的时间比打开状态的时间长时,它的占空比小于 50%。 这是一张图片,说明了这三种情况:

频率

脉宽调制 (PWM) 信号的另一个重要方面是其频率。 PWM 频率规定了 PWM 信号完成一个周期的速度,其中周期是信号开启和关闭所用的时间。

调和 PWM 信号的占空比和频率创造了可调光 LED 驱动器的可能性。

恒流降低 (CCR)

在 CCR 中,电流连续流过 LED。 所以 LED 总是亮着的,不像在 PWM 中 LED 总是开和关。 然后通过改变电流电平来改变 LED 的亮度。

优点:

  • 可用于具有严格 EMI 要求的应用和使用长线运行的远程应用
  • CCR 驱动器具有比使用 PWM (60 V) 的驱动器更高的输出电压限制 (24.8 V),当分类为 UL 2 类驱动器时,适用于干燥和潮湿的位置

缺点:

  • CCR 不适用于需要调光亮度低于 10% 的应用,因为在非常低的电流下,LED 性能不佳并且光输出可能不稳定
  • 低驱动电流会导致颜色不一致

DMX512调光

DMX512 是数字通信网络的标准,通常用于控制照明和效果。 它最初旨在作为一种控制舞台灯光调光器的标准化方法,在 DMX512 之前,它采用了各种不兼容的专有协议。 它很快成为将控制器(例如照明控制台)连接到调光器和特殊效果设备(例如雾机和智能灯)的主要方法。

DMX512 还扩展到了非戏剧室内和建筑照明的应用,范围从圣诞灯串到电子广告牌和体育场或竞技场音乐会。 它现在可以用来控制几乎任何东西,这反映了它在所有类型的场地中的受欢迎程度。

大理调光

数字可寻址照明接口 (DALI) 起源于欧洲,并已在该地区大量实施多年。 现在它在美国也变得越来越流行。 DALI 标准允许通过低压通信协议对单个灯具进行数字控制,该协议可以向灯具发送信息,同时还可以从灯具接收数据,使其成为构建信息监控系统和控制集成的宝贵工具。 DALI 允许对单个灯具进行寻址,最多可将 64 个地址组织成 16 个不同的控制区域。 DALI 通信对极性不敏感,并且可以使用此协议进行各种连接配置。 典型的 DALI 接线图如下所示:

0/1-10V调光

第一个也是最简单的电子照明控制信号系统,低压0-10V调光器,使用连接到每个LED电源或荧光灯镇流器的低压0-10V直流信号。 在 0 伏时,设备将调光至调光驱动器允许的最低亮度水平,在 10 伏时,设备将以 100% 运行。 典型的 0-10V 接线图如下所示:

TRIAC 调光

TRIAC代表交流电的三极管,是一种用于控制电源的开关。 当用于照明应用时,它通常被称为 'TRIAC 调光'。

TRIAC 电路在交流电源控制应用中应用广泛且非常普遍。 这些电路可以在交流波形的两个部分中切换高电压和非常高的电流水平。 它们是半导体器件,类似于二极管。
TRIAC 通常用作家用照明应用中的调光手段,甚至可以用作电机的电源控制。

TRIAC 切换高压的能力使其成为各种电气控制应用的理想选择。 这意味着它可以满足日常照明控制需求。 不过,TRIAC 电路不仅仅用于家用照明。 它们还用于控制风扇和小型电机以及其他交流开关和控制应用。
如果您正在寻找多功能控制,我们相信您会发现 TRIAC 是一种有益的协议。

TRIAC 是高压 (~230v) 调光。 将 TRIAC 模块连接到主电源(100-240v AC),您将能够获得所需的调光效果。

射频调光

射频 (RF) 调光使用射频信号与 LED 控制器通信以调暗 LED 灯的颜色。

蓝牙、WIFI、Zigbee 调光

蓝牙 是一种短距离无线技术标准,用于使用 ISM 频段(从 2.402 GHz 到 2.48 GHz)中的 UHF 无线电波在固定设备和移动设备之间短距离交换数据,并构建个人区域网络 (PAN)。 它主要用作有线连接的替代品,在附近的便携式设备之间交换文件,以及通过无线耳机连接手机和音乐播放器。 在最广泛使用的模式下,传输功率被限制在 2.5 毫瓦,使其传输距离非常短,可达 10 米(33 英尺)。

Wi-Fi 或 WiFi(/ˈwaɪfaɪ/), 是一系列无线网络协议,基于 IEEE 802.11 系列标准,通常用于设备的局域网和 Internet 访问,允许附近的数字设备通过无线电波交换数据。 这些是世界上使用最广泛的计算机网络,在全球范围内用于家庭和小型办公网络,将台式机和笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、打印机和智能扬声器连接在一起,并连接到无线路由器以将它们连接到互联网,以及咖啡店、酒店、图书馆和机场等公共场所的无线接入点,为移动设备提供公共互联网接入。

Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 的一套高级通信协议规范,用于创建具有小型低功耗数字无线电的个人区域网络,例如用于家庭自动化、医疗设备数据收集和其他低功耗低功耗- 带宽需求,专为需要无线连接的小型项目而设计。 因此,Zigbee 是一种低功率、低数据速率和近距离(即个人区域)无线自组织网络。

定论

所有 LED 灯条都是可调光的。 但请注意有两种类型的灯带,恒压灯带和 恒流灯条. 恒流灯带必须配合PWM输出信号调光灯带使用! 对于恒压LED灯条,可以根据项目需要选择PWM或CCR输出信号调光电源。 并且有很多输入信号,如DMX512、DALI、0/1-10V、TRIAC、WIFI、蓝牙、RF、Zigbee。
您可以根据环境(安装、布线)、功能、成本和后期扩展的灵活性来选择合适的输入信号。

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