如何解决LED灯的闪烁问题

图1. 前沿可控硅调光器

电位计R2调整可控硅(TRIAC)的相位角,当VC2超过DIAC的击穿电压时,可控硅会在每个AC电压前沿导通。当可控硅电流降到其维持电流(IH)以下时,可控硅关断,且必须等到C2在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关,相位角的变化范围介于0度(接近0度)到180度之间。

用于替换标准白炽灯的LED灯通常包含一个LED阵列,确保提供均匀的光照。这些LED以串联方式连接在一起。每个LED的亮度由其电流决定,LED的正向电压降约为3.4 V,通常介于2.8 V到4.2 V之间。LED灯串应当由恒流电源提供驱动,必须对电流进行严格控制,以确保相邻LED灯之间具有高匹配度。

LED灯要想实现可调光,其电源必须能够分析可控硅控制器的可变相位角输出,以便对流向LED的恒流进行单向调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难,往往会导致性能不佳。问题可以表现为启动速度慢,闪烁、光照不均匀,或在调整光亮度时出现闪烁。此外,还存在元件间不一致以及LED灯发出不需要的音频噪声等问题。这些负面情况通常是由误触发或过早关断可控硅以及LED电流控制不当等因素共同造成的。误触发的根本原因是在可控硅导通时出现了电流振荡。图2以图表形式对该影响进行了说明。

如何解决LED灯的闪烁问题

图2. 发生在LED灯电源输入级的可控硅电流与电压振荡

可控硅导通时,AC市电电压几乎同时施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振荡。如果调光器电流在振荡期间低于可控硅电流,可控硅将停止导电。可控硅触发电路充电,然后重新导通调光器。这种不规则的多次可控硅重启动,可使LED灯产生不需要的音频噪声和闪烁。设计更为简单的EMI滤波器有助于降低此类不必要的振荡。要想实现成功调光,输入EMI滤波器电感和电容还必须尽可能地小。

振荡的最差条件表现为90度相位角(这时,输入电压达到正弦波峰值,突然施加到LED灯的输入端),并且为高输入电压(这时,调光器的正向电流达到最低水平)。当需要深度调光(比如相位角接近180度)且为低输入电压时,则会发生过早关断。要可靠地调低光度,可控硅必须单调导通,并停留在AC电压几乎降至零伏的点上。对于可控硅来说,维持导通所需的维持电流通常介于8 mA到40 mA之间。白炽灯比较容易维持这种电流大小,但对于功耗仅为等效白炽灯10%的LED灯来说,该电流可降低到可控硅维持电流以下,导致可控硅过早关断。这样就会造成闪烁和/或限制可调光范围。