如何調暗 LED 燈帶

調光是改變光源光輸出的過程。 這樣做是為了在不需要全光輸出時設置氛圍或節省能源。 在 LED 之前甚至今天使用的大多數調光系統都是為白熾燈泡設計的。 這些系統通常使用正相和反相調光方法,其中調光器中斷或斬波交流線路輸入以減少進入驅動器的功率。 輸入功率越小,驅動器的輸出就越少,燈的亮度也會降低。

LED商業照明中最常聽到的調光關鍵詞有DMX、DALI、0/1-10V、可控矽(TRIAC)、WIFI、藍牙、RF、Zigbee。 這些是調光電源的輸入信號。 選擇不同的輸入信號主要是出於對環境(安裝、佈線)、功能、成本以及後期擴展靈活性的考慮。 調光效果的好壞主要取決於調光電源的輸出調光方式,而不是輸入調光方式。

調光電源的輸出調光方式主要分為恆流降壓(CCR)和脈寬調製(PWM)(又稱模擬調光)兩種。

首先澄清一下:實際上,所有 LED 燈條都是可調光的。

當您購買 A 型燈泡等普通家用 LED 燈時,您可能經常會在產品說明下方看到“不可調光”的字樣。 一些 LED 燈泡不可調光,因為 LED 燈泡內部的電路並非設計用於解釋壁式調光器的調光信號,而壁式調光器的調光信號是/原本用於傳統白熾燈泡。

另一方面,LED 燈帶並非設計用於直接連接高壓(例如 120V AC 牆上插座),需要電源將較高電壓的 AC 轉換為較低的 12V 或 24V DC 電壓。

因此,如果涉及壁式調光器,它必須先與電源“對話”,然後才能在 LED 燈條上進行任何調光。 因此,調光/不調光的問題取決於電源單元,以及它是否可以解釋壁式調光器產生的調光信號。

另一方面,幾乎所有 LED 燈帶(如燈帶本身)都是可調光的。 給定適當的直流電信號(通常是 PWM),任何 LED 燈條的亮度都可以自由調節。

請注意,市場上一般有兩種類型的燈帶, 恆流 和恆定電壓。 他們對調光電源的要求是不同的。 請參考下表:

LED燈條類型恆定電流降低 (CCR)脈衝寬度調製(PWM)
恆壓燈條工作工作
恆流燈條失敗工作

什麼控制 LED 的亮度?

流過 LED 的電流量決定了它的光輸出。 如果我們查看上圖,我們會發現改變電壓也會改變通過 LED 的電流,這讓我們想到通過增加或減少 LED 兩端的電壓來調暗 LED。 然而,我們也可以看到,我們可以在不獲得太多電流的情況下改變電壓的區域很小。 此外,電流和亮度也不可預測。

LED 的正向電流 (mA) 與正向電壓 (V) 圖
LED 的相對強度 (au) 與正向電流 (mA) 圖

如果我們掃描一些 LED 數據表,我們可以看到 LED 的發光強度取決於正向電流。 他們的關係也幾乎是線性的。 所以在LED調光中,我們將正向電壓作為一個固定值來控制電流。

LED燈條樣品冊

LED 調光方法

所有 LED 設備都需要驅動器進行調光,驅動器使用兩種標準方法對 LED 進行調光:脈衝寬度調製和恆定電流降低(也稱為模擬調光)。

脈衝寬度調製(PWM)

在 PWM 中,LED 以其額定電流以高頻率打開和關閉。 快速切換足夠高以供人眼看到。 決定 LED 亮度水平的是佔空比或 LED 點亮時間與一個完整週期的總時間之比。

優點:

  • 提供非常精確的輸出電平
  • 適用於需要保持 LED 某些特性(例如顏色、溫度或效率)的應用
  • 廣泛的調光範圍——可以將光輸出降低到小於 1% 的值
  • 通過在推薦的正向電壓/正向電流工作點操作 LED 來避免顏色偏移

缺點:

  • 驅動程序複雜且昂貴
  • 由於 PWM 使用快速開關,每個開關週期的快速上升沿和下降沿會產生不需要的 EMI 輻射
  • 由於導線的雜散特性(電容和電感)會干擾 PWM 的快速邊沿,因此驅動器在使用長導線運行時可能會出現性能問題

佔空比

佔空比一詞描述了“開啟”時間與固定時間間隔或“時間段”的比例; 低佔空比對應於低功率,因為大部分時間電源處於關閉狀態。 佔空比以百分比表示,100% 表示完全開啟。 當數字信號一半時間開啟,另一半時間關閉時,數字信號的佔空比為 50%,類似於“方波”。 當數字信號處於開啟狀態的時間多於關閉狀態時,它的佔空比 >50%。 當數字信號處於關閉狀態的時間多於開啟狀態時,它的佔空比小於 50%。 這是說明這三種情況的圖片:

頻率

脈寬調製 (PWM) 信號的另一個不可或缺的方面是它的頻率。 PWM 頻率規定了 PWM 信號完成一個週期的速度,其中周期是信號開啟和關閉所花費的時間。

調和 PWM 信號的佔空比和頻率創造了可調光 LED 驅動器的可能性。

恆定電流降低 (CCR)

在 CCR 中,電流連續流過 LED。 因此 LED 始終點亮,不像 PWM 中 LED 始終點亮和熄滅。 然後通過改變電流水平來改變 LED 的亮度。

優點:

  • 可用於具有嚴格 EMI 要求的應用和使用長佈線的遠程應用
  • 當歸類為適用於乾燥和潮濕位置的 UL 60 類驅動器時,CCR 驅動器的輸出電壓限制 (24.8 V) 高於使用 PWM (2 V) 的驅動器

缺點:

  • CCR 不適用於需要調光亮度低於 10% 的應用,因為在非常低的電流下,LED 性能不佳並且光輸出可能不穩定
  • 低驅動電流會導致顏色不一致

DMX512調光

DMX512 是通常用於控制照明和效果的數字通信網絡的標準。 它最初旨在作為控制舞檯燈光調光器的標準化方法,在 DMX512 之前,它採用了各種不兼容的專有協議。 它很快成為將控制器(如燈光控制台)連接到調光器和特效設備(如煙霧機和智能燈)的主要方法。

DMX512 還擴展到非劇院室內和建築照明的用途,範圍從聖誕燈串到電子廣告牌和體育場或競技場音樂會。 它現在幾乎可以用來控制任何東西,反映了它在各類場所的受歡迎程度。

DALI調光

數字可尋址照明接口 (DALI) 起源於歐洲,並已在世界該地區大量實施多年。 它現在在美國也越來越流行。 DALI 標准允許通過低壓通信協議對單個燈具進行數字控制,該協議可以向燈具發送信息,同時還可以從燈具接收數據,這使其成為構建信息監控系統和控制集成的寶貴工具。 DALI 允許對單個燈具進行尋址,最多可將 64 個地址組織到 16 個不同的控制區中。 DALI 通信對極性不敏感,使用該協議可以進行多種連接配置。 典型的 DALI 接線圖如下所示:

0/1-10V調光

第一個也是最簡單的電子照明控制信號系統,低壓 0-10V 調光器,使用低壓 0-10V 直流信號連接到每個 LED 電源或熒光燈鎮流器。 在 0 伏時,該設備將調暗到調光驅動器允許的最低亮度水平,而在 10 伏時,該設備將以 100% 的功率運行。 典型的 0-10V 接線圖如下所示:

TRIAC調光

TRIAC代表交流三極管,是一種用於控制電源的開關。 當用於照明應用時,它通常被稱為 'TRIAC 調光'。

TRIAC 電路在交流電源控制應用中應用廣泛且非常普遍。 這些電路可以在交流波形的兩個部分中切換高壓和非常高的電流水平。 它們是半導體器件,類似於二極管。
TRIAC 通常用作家庭照明應用中的調光方式,甚至可以用作電機中的功率控制。

TRIAC 切換高壓的能力使其非常適用於各種電氣控制應用。 這意味著它可以滿足日常照明控制需求。 不過,TRIAC 電路不僅僅用於家庭照明。 它們還用於控制風扇和小型電機以及其他交流開關和控制應用。
如果您正在尋找多用途控制,我們相信您會發現 TRIAC 是一種有益的協議。

TRIAC 是高壓 (~230v) 調光。 將 TRIAC 模塊連接到您的電源(100-240 伏交流電),您將能夠獲得所需的調光效果。

射頻調光

射頻 (RF) 調光使用射頻信號與 LED 控制器通信以調暗 LED 燈的顏色。

藍牙、WIFI、Zigbee 調光

藍牙 是一種短距離無線技術標準,用於使用 ISM 頻段(從 2.402 GHz 到 2.48 GHz)中的 UHF 無線電波在固定和移動設備之間短距離交換數據,以及構建個域網 (PAN)。 它主要用作有線連接的替代方案,用於在附近的便攜式設備之間交換文件以及使用無線耳機連接手機和音樂播放器。 在最廣泛使用的模式下,傳輸功率限制在 2.5 毫瓦,因此傳輸距離非常短,可達 10 米(33 英尺)。

Wi-Fi 或 WiFi(/ˈwaɪfaɪ/), 是無線網絡協議族,基於IEEE 802.11族標準,常用於設備的局域網絡和互聯網訪問,允許附近的數字設備通過無線電波交換數據。 這些是世界上使用最廣泛的計算機網絡,在全球範圍內用於家庭和小型辦公室網絡,將台式機和筆記本電腦、平板電腦、智能手機、智能電視、打印機和智能揚聲器連接在一起,並通過無線路由器將它們連接到互聯網,以及咖啡店、酒店、圖書館和機場等公共場所的無線接入點,為移動設備提供公共互聯網接入。

Zigbee 是一套基於 IEEE 802.15.4 的高級通信協議規範,用於創建具有小型低功率數字無線電的個人區域網絡,例如家庭自動化、醫療設備數據收集和其他低功率低- 帶寬需求,專為需要無線連接的小型項目而設計。 因此,Zigbee 是一種低功耗、低數據速率和近距離(即個人區域)無線自組織網絡。

定論

所有 LED 燈條都是可調光的。 但請注意,有兩種類型的 LED 燈帶,恆壓 LED 燈帶和 恆流燈條. 恆流燈帶必須搭配PWM輸出信號調光燈帶使用! 對於恆壓LED燈條,可以根據項目需要選擇PWM或CCR輸出信號調光電源。 而且輸入信號非常多,DMX512、DALI、0/1-10V、TRIAC、WIFI、Bluetooth、RF、Zigbee等。
您可以根據環境(安裝、佈線)、功能、成本以及後期擴展的靈活性來選擇合適的輸入信號。

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