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LED照明调光设计方案

技术分类：电源技术
21ic

本文针对现有的调光方案进行解析。并提出几项大胆的预
测：

(1)硅控调光器将和白炽灯一起走入历史

(2)电子调光器与遥控调光器也没有市场前景

(3)EZDimming是唯一通用可行的调光方案,也将成为无
所不在的调光方式。

1.照明需求基准

首先让我们先了解照明需求的基准与调光节能的关?S。照
明设计须考虑光源强度,和被照物或被照平面所得到的光通
量。光源强度的计量单位是流明(Lumen)。照度的计量单位是
Lux。两者之间的关系是1Lux=1Lumen/m2

假设我们有一座10W的LED灯,发出来的总光通量是600
Lumens。如果这600Lumens全部集中在一平方米的桌面,那桌
面的照度就是600Lux。
(1)商用照明--明亮的食物,尤其是面包、汉堡、海鲜、
烧烤等可以刺激食物。所以面包蛋糕店、汉堡速食店、餐馆的
橱窗要有1000Lux以上的照度。珠宝、手表、衣饰店,也必
须要有明亮的照度,以刺激购买。精密工业、彩色印刷、博物
馆、画廊、眼镜店、3C卖场、书店、打字、制图、诊疗室都
要有1000Lux照度。

(2)一般照明--办公室、教室、量贩店、一般店面、咖
啡店、快餐馆、工厂、生产线,则要有300-800Lux。

(3)非工作场合--如车站、机场、医院、大楼大厅、病
房、走廊、楼梯间、厕所,则100-300Lux即可。公园、停车
场、与街道则可以低到10-50Lux。

(4)非营业时段--商用照明、一般照明在非营业时段,
可以降到100-300Lux。

适度的照明,对商店的竞争力,绝对有显着的影响。便利商
店、百货公司一楼的重点专柜,包括化妆品、珠宝,照度都超过
2000Lux。照明不足,就不会吸引注意力与购买。若照明过度不
足,还会增加人员的疲惫感与睡意。一个明显的例子就是桃园
机场的入境与出境大厅,照度严重不足。比起香港机场与成田
机场的明亮程度,更让人感觉桃园机场的老旧、冷清。只有免
税商店区,店家都是灯火通明。

表一、各场所照明的基准

2.调光节能

灯光是人为照明,在夜晚或自然光不足的场合提供足够的
照度。但是灯光消耗电力,在不需要时关掉灯光是可以节约能
源。不过在有些时段和情况,如果可以把灯光调到较暗的程度
(25~50%),也是可以大幅降低能源消耗(-50%~-75%)。

许多公用建筑或场所,如机场、车站、码头、停车场、街
道、公园、百货商场、学校、医院、病房、工厂,在夜晚不宜
把灯光全部关掉,否则有行动不方便或治安的顾虑。

办公大楼的大厅、厕所、走廊、楼梯间等场所,在下班后
维持适度的照明,也可以方便加班工作的员工,并避免治安的
死角。

24小时营业的便利商店、加油站、旅馆等,也可以在深夜
生意较清淡时,把灯光调暗一部分,以节省电费。

3.现有主要调光装置
常见的调光器包括硅控调光器(Triacdimmer)(前切
式),电子式调光器(后切式),与遥控调光器(红外线或RF
式)。

(1)电子式调光器--可以添加许多先进功能。但是必须
施工,更改灯具接线(一般墙壁开关只有接往一条交流电线,
无法提供电源予电子线路),装置成本高。

(2)遥控调光器--可以添加许多先进功能。但有遥控器
昂贵,容易遗失,公共场合不适用等问题。目前飞利浦与Sharp
都有照明遥控调光器产品。价格相当昂贵,可调光的灯泡售价
约是无调光灯泡两倍。遥控器另计,通常要价在$30~$50。遥
控调光器另一缺点就是容易遗失,尤其是在公共的场所如学
校、办公大楼等地方。

更糟的是,这两者都有灯具需要搭配相同厂牌的调光器,
所以没有统一规格。也就是因为各厂牌互相无法相容,所以现
有市场很小,未来也不太可能普及。

GE、Toshiba、Panasonic尚未推出遥控调光照明产品,相
信不会采用竞争者的产品规格。诸大厂各行其是,就像手机的
充电器一样,Nokia、Samsung、LG、Motorola都互不相容。

(3)硅控调光器--电子式调光器、遥控调光器装置成本
高,又无统一标准,所以古老的硅控调光器采用量稍多。虽然硅
控调光具有许多缺点,但是因为不用改变接线,装置成本较低,
各厂牌硅控调光器的性能和规格差别不大,是许多LED照明厂
目前选择的调光方案。

表二、市面上可见的TriacDimmableLEDLightingDriver
IC

4.硅控调光器的缺点

但是硅控调光器会成为未来LED照明的主流调光方式吗?
答案是相当不乐观的。首先来检讨硅控调光器的工作原理与其
先天的缺点。

硅控调光器主要构成元件包括：(1)硅控管--用来截取交流
电压部分导通角度,以改变灯具的输入功率(2)RtCt
timer--Rt