LED相控调光的工作原理简介

相控调光最早用于白炽灯调光，相控调光的主要优点是使用、安装方便。LED相控调光的频率应不低于100Hz，以避免人眼感到发光闪烁，相控导通角越大则LED的发光亮度越大，相控半导体器件可用可控硅、场效应晶体管或有关半导体功率器件。

由于现有的相控调光器被设计用于白炽灯（近似阻性负载，功率大多为20～50W），由于LED的发光效率较白炽灯的发光效率要高，所以在相同光输出的情况下，LED灯的所需输入电功率较白炽灯要小，交流输入电流也相应要小，因此需要一些额外的电路才能允许现有的相控调光器用于LED照明调光应用场合。

用于白炽灯调光控制的晶闸管相控调光器电流调节范围为100mA～1A。相控晶闸管通过一个简单的时间延迟触发电路使晶闸管触发导通，直至电流低于相控晶闸管的维持电流时晶闸管关断，晶闸管关断会发生在交流输入市电供电过零时刻的附近。通过调节晶闸管的触发导通角可以控制通过白炽灯负载电流的有效值和光输出，这就是所谓的晶闸管相控调光。由于晶闸管相控调光电路简单和使用方便，所以在白炽灯照明调光控制应用场合得到了广泛应用。

在晶闸管的使用过程中有两个电流参数需引起注意，一个是维持电流；一个是掣住电流。维持电流表示在室温并且门极开路时，晶闸管从较大的通态电流降至刚好能维持它导通所需的最小阳极电流称维持电流（一般用符号I_H表示），I_H一般约为几十毫安。结温越高，维持电流越小。维持电流大的晶闸管元件容易关断。掣住电流（一般用符号I_L表示）表示在晶闸管加上触发电压，当晶闸管从阻断状态刚转为导通状态就去掉触发电压，此时要保持晶闸管继续导通所需要的最小阳极电流，称掣住电流。对同一个晶闸管，通常掣住电流I_L约为维持电流I_H的2～4倍。

在一个工作周期内，晶闸管相控调光由于电流过早降低到低于晶闸管的维持电流，如果没有足够的维持电流，晶闸管相控调光器有时会有几次不稳定的触发，从而导致LED灯严重的发光闪烁，致使LED灯发光不稳定。要避免这种情况的出现可以通过“泄放（bleed-er）”电路来使晶闸管相控调光器保持稳定工作。但是，这样又会消耗额外的电流，降低了调光电路的工作效率。

在220V的交流供电系统中，泄放电路的损耗要大于120V的交流供电系统，从而限制了某些类型的晶闸管相控调光器在LED调光中的使用。

由于目前市场上还没有白炽灯调光器标准，所以市场上有大量不同性能和参数值的白炽灯晶闸管相控调光器，据NEMA标准化技术委员会的有关数据统计，目前在市面上有200余种晶闸管前沿相控调光器。所以，现有的晶闸管相控调光器和LED驱动电路的工作性能匹配也是一个需引起注意的问题。晶闸管相控调光存在以下问题需引起注意。

1）晶闸管相控调光影响了交流输入市电正弦波的正弦波形，降低了电路的功率因数，并且晶闸管相控调光器的导通角越小时电路功率因数越差；(www.xing528.com)

2）由于非正弦的交流输入市电波形加大了电路的总谐波失真；

3）非正弦的交流输入市电波形会在线路上产生严重的EMI；

4）在普通晶闸管相控调光电路输出到LED的驱动电源时，还会产生由于交流输入市电供电输入端的LC滤波器有可能使晶闸管相控调光电路产生振荡，由于白炽灯的热惯性人眼看不出这种振荡对白炽灯相控调光正常工作的影响，但是对LED驱动电源就会产生音频噪声和调光发光闪烁的问题；

5）在LED负载低调光亮度输出时电路很容易出现工作不稳定，为使晶闸管相控调光电路可靠工作还必须加泄放电路，而这个泄放电路可以采用电阻泄放或有源泄放电路（有源泄放电路的工作原理参见本章有关内容的介绍），泄放电路的添加会降低电路的工作效率，泄放电路至少要消耗1～2W的功率。为降低泄放电路的功耗，有的公司采用了强泄放电路和弱泄放电路结合的工作方式，用以降低由于泄放电路而引入的过多功耗，强泄放电路和弱泄放电路工作原理框图如图3-8所示。

强泄放电路用于确保晶闸管导通电流过零和可控硅导通时可靠工作，弱泄放电路用于为可控硅调光电路中的晶闸管提供维持导通电流。在强泄放电路输出有效时，弱泄放电路输出驱动信号无效。相反，在弱泄放电路输出有效时，强泄放电路输出驱动信号无效，从而降低泄放电路的功耗，提高泄放电路的工作效率。图3-8中的I_SENSE检测信号来自于对LED驱动电路功率开关管导通电流的检测，实现对控制回路的控制，用于控制强泄放电路或弱泄放电路的工作。

图3-8 工作原理图