快捷搜索:

为什么使用中浪费了如此多的电力

一个多世纪以来,照明行业一直倚赖白炽灯泡,而过去五十年相位调光器(phase dimmer)成为了主要的调光控制手段。标准正相(forward phase)调光器,也称为可控硅调光器,它很难与LED驱动器直接连接。更糟糕的是,每个调光器的性能差别很大。虽然有更新、更好的反相(reverse phase)调光器可供选择,标准正相调光器仍在全球的电力基础设施中占据主导地位,LED照明设备制造商根本无法简单回避它。像往常一样,向后兼容性至关重要。

(图字:forwarddimmer--正相调光器;bright--变亮;dim--变暗;AC mains交流电源;load--负载;delay--延时)游人分析

标准正相调光器包含一个可控硅、一个双向二极管和一个RC电路,如图1所示。电阻用一个电位器来控制,由此产生的RC时间常数控制可控硅导通之前的延迟量。这种延迟被称为触发角(firing angle),而可控硅导通的部分时间称为导通角(conduction angle)。由此产生的电压波形是一个切相(phase cut)正弦波,如图1所示。

这种调光工作类型非常适合白炽灯泡,因为白炽灯泡就是一个纯电阻负载。随着导通角的减小,灯丝电阻上的时间平均电压下降,以达到自然平滑的调光。

重要的是要明白,可控硅有一个最小保持电流要求。流过可控硅的电流必须保持在这个最低水平之上,以确保整个导通角的导通。由于固有的功率噪度水平(即40W、75W等),这种情况对于白炽灯负载来说很容易达到令人满意的效果。

不幸的是,固态照明无法享用相位调光方法带来的好处。LED是一种半导体器件,通常是通过调节通过它的正向电流进行控制。由于高亮度LED可以导通100秒范围内从毫安到安培级(mAAs)的电流,开关转换器几乎可用于保持良好的系统效率。

标准的开关转换器适用于不管平均输入电压值而调节输出。这意味着,相斩波(phase chopped)波形必须首先进行解码。

然后,经解码的信息可以用来控制输出稳压的基准。虽然这对电力电子设计人员是一个相对简单的任务,但其中其实还隐藏着许多复杂性。

而纯阻性负载白炽灯则不是这样。相反,由于电容和电感组件是在电路总体规划之内,转换器看起来就像相位调光器的一个无功负载。伴随相位斩波电压的快速上升沿,将导致标准转换器出现问题。可以采用标准RC阻尼方法来减少这个上升沿引起的有问题的振铃。然而,这样做会带来额外的功率损耗。

更大的问题来自一个意想不到的情况,即现代LED的效率远优于白炽灯泡。白炽灯泡以红外频谱的形式浪费掉了约75%的光输出。另一方面,LED则以可见光谱提供了最多的光输出。最新的高亮度LED的效率可比白炽灯高5到6倍以上,在短短几年内,这个差距可能拉大到10倍。

您可能还会对下面的文章感兴趣: