路燈預(yù)防性維護(hù)至關(guān)重要 - 如何善用感測器技術(shù)保證LED照明的環(huán)保優(yōu)勢

　　路燈預(yù)防性維護(hù)至關(guān)重要

　　面對上述種種要求，這樣的電源設(shè)計相當(dāng)復(fù)雜，但并不是不可能。圖3的左側(cè)是輸入濾波器和橋式整流器的範(fàn)例，后面跟著一個特殊的電路，其中回饋電路使用一個邊界導(dǎo)通模式（BCM）-功率因數(shù)校正（PFC）-控制器。通常，電源週期內(nèi)開關(guān)頻率要發(fā)生變化，以保持輸出電壓的恆定。此處，使用振盪器（內(nèi)有Q102的電路）維持恆定的開關(guān)頻率，從而在整個電源週期內(nèi)維持一種恆定的工作週期，此可改變工作週期（雖然以極低的速度），以便調(diào)整輸出電流。因為LED不是動態(tài)負(fù)載，所以不會產(chǎn)生問題，藉由這種改變，輸入電流將與輸入電壓對應(yīng)，轉(zhuǎn)換器將恆定工作于不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM），獲得極佳的功率因數(shù)。

　　圖3 路燈電源設(shè)計架構(gòu)

　　圖4顯示整個電源週期內(nèi)初級側(cè)（黑色）和次級側(cè)（灰色）的電流。很明顯，電流的峰值呈正弦形曲線，此使其能在使用小輸入電容時，仍獲得好的功率因數(shù)和低傳導(dǎo)輻射。

　　圖4 電源週期內(nèi)初級側(cè)與次級側(cè)的電流

　　該電路能夠在不使用額外PFC電路的情況下獲得好的功率因數(shù)。缺點是在雙倍線路頻率下，次級側(cè)的漣波電流很大，但對于LED照明而言，此并不足以擔(dān)憂，因為肉眼無法察覺高達(dá)100Hz的閃爍頻率。

　　在次級側(cè)，利用一個電路將輸出電流（用分流電阻測量）轉(zhuǎn)換成初級側(cè)調(diào)節(jié)器的回饋訊號，以獲得驅(qū)動LED的電流輸出。在這裡對平均輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，是因為回饋迴路必須緩慢，以便在輸入端獲得好的功率因數(shù)。另一個優(yōu)點是使用金屬箔電容作為輸入電容，其小尺寸符合縮小空間方面的要求，并顯著延長LED壽命。

　　LED燈的壽命也經(jīng)由LED的亮度漂移決定，如歐司朗光電半導(dǎo)體（OSRAM Opto Semiconductors）的LED產(chǎn)品Golden Dragon Plus平均壽命為45，000小時（焊接條件下，溫度85℃，以0.7安培電流連續(xù)工作）。其可分成四階段，第一階段是能夠上下相對快速漂移的階段，接下來是反射器老化階段，然后是LED僅有一點漂移的較長階段，最后是燈壽命漂移真正終止的階段，在這個階段中，亮度持續(xù)降低。

　　LED的失效不會是突發(fā)式災(zāi)難，但在到達(dá)額定壽命期時，其亮度會下降至70%。燈將隨時間的推移持續(xù)變暗。在某些應(yīng)用中，這并不是問題，但對于其他一些有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)範(fàn)要求亮度恆定的應(yīng)用中，此種情況是不能被接受的。與使用高壓鈉燈的普通路燈相比，LED燈相對更加耐用，并具有更長的壽命。不過仍有進(jìn)一步提升的可能性。為延長壽命，并減低設(shè)計對環(huán)境的影響，可使用亮度感測器來調(diào)節(jié)亮度，并在壽命期內(nèi)獲得恆定的發(fā)光度。

　　圖5為用于高功率LED調(diào)光的次級側(cè)恆流控制電路的範(fàn)例。為在不改變顏色情況下改變LED的亮度，使用脈寬調(diào)變方案，其在電路的輸入端加入一個方波訊號。當(dāng)電壓高于1伏特時，調(diào)節(jié)器不作用，LED串內(nèi)沒有電流流過；電壓很低時，IC的輸入節(jié)點會承擔(dān)分流電阻反映出的電壓，有效的接通電流控制，并使LED串在此種恆定電流下工作。這將產(chǎn)生恆流脈衝，緊接著是暫停，即無電流流過，如此將會在不改變顏色的情況下調(diào)節(jié)LED亮度。結(jié)合上面的PFC返馳式電路，重要的是對這種不會隨線路頻率產(chǎn)生可見節(jié)拍頻率的脈衝寬度調(diào)變（PWM）訊號使用一種調(diào)變頻率。

　　圖5 高功率LED調(diào)光的次級側(cè)恆流控制電路

　　製作亮度感測器的方法多元，如可使用光電晶體或光敏二極管，但皆需部分類比電路，以便使其訊號適用于調(diào)節(jié)；還有一種眾多商用亮度感測器均使用的標(biāo)準(zhǔn)化類比介面，其控制電壓範(fàn)圍為010伏特。在雜訊較大的環(huán)境中，訊號也能隨電流迴路傳送，如以020毫安培電流工作，另外，在感測器或者感測器陣列與中央控制器相結(jié)合之處可使用數(shù)位介面來進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，甚至達(dá)到備援作用，如可對部分出現(xiàn)故障的燈進(jìn)行補償。此點尤其有利于不便更換燈的環(huán)境，如在半導(dǎo)體生產(chǎn)廠內(nèi)。

　　利用這樣的中央控制器和燈，調(diào)節(jié)和接通操作不會對燈的壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，尚能提供更多的功能，如根據(jù)用戶在場與否進(jìn)行調(diào)節(jié)、環(huán)境光調(diào)節(jié)、遙控（透過電話或簡訊）開燈關(guān)燈等。

　　在早期，LED照明解決方案的輸出光度低，可靠性也較差，這些缺點阻礙其普及，然隨后這些問題逐漸被克服，LED照明解決方案獲得更廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在，隨著控制電路和應(yīng)用的不斷開發(fā)，LED的長效壽命特性開始大放異彩，它的生態(tài)環(huán)保優(yōu)勢也被充分的顯現(xiàn)出來。