大功率LED道路照明光源的調光方案

　　1.1.2 LED 的無級型調光模式

　　LED道路照明的無級型調光方式是一種比較理想的、在一定范圍內隨意平滑的調光方式。其主要特點是：參與調光的每個LED 單元的工作狀態不再是只有亮和滅兩種狀態，而是工作于其中的某一中間環節，LED 單元按照需要平滑的改變工作狀態，使得光源輸出的光通量在大范圍自由變化，可以得到良好的道路照明、調光和節能效果。

　　1.1.2.1 LED 的無級型線性調光

　　LED的無級型線性調光是基于恒壓驅動器的條件下，通過在其輸出端串聯線性元件的方式來改變驅動器輸出電流的大小值，即調節LED 單元的發光亮度。

　　構成的方式有兩種：一是串聯——可調電阻（手動調節，見圖3a），二是串聯——工作于放大區域的大功率晶體管（可以利用小信號來調節）。從LED 的正向電流與光輸出的對應關系來看，在允許的范圍內，這種對應的關系幾乎是線性的。圖3 給出了這種LED 線性調光的原理a 和對應關系曲線b。該方案存在的主要問題是：基于白光LED 的特性使然，調光時的色溫將發生變化，不適合對色溫要求恒定的照明光源，但是對于不太重要的道路照明可能影響不大，選用時需要慎重考慮。另外輸出端引入的線性元件將帶來加大總體損耗、降低效率的不良后果。

　　因此不是一種理想的道路照明調光方案。

　1.1.2.2 LED 的無級型模擬調光

　1.2.1.1 LED 的光輸出及出光效率

　　目前，主流的、照明用大功率白色LED 的工作原理都是利用藍光LED激發YAG熒光粉來獲得白光的。

　　由圖7 可知藍光LED的光輸出隨著正向電流的增加呈近似的線性增加，這說明電流大小與光輸出多少成正比，而其光效＝ / （lm/W） 則隨著正向電流的增加而近似線性下降，原因是其中相當多的能量被晶格吸收轉變為熱量消耗掉，沒有發揮應有的作用。

　　由此可見，由于道路照明的LED 在調光運行模式下，電流的減小將帶來光輸出的減小和出光效率的增大，對LED 道路照明的運行有利。再進一步推斷：對于上述通過改變LED正向電流來進行調光運作的道路照明模式，照明光源中LED 的運行也將處于較為有利的工作條件下，對于采用PWM 模式來進行調光的LED 由于間斷的運行模式也對改善LED 的運行條件有利。

　　1.2.1.2 LED 的色溫變化

　　在調光運行的模式下，由于白光LED 正向電流發生了變化，因此依據不同的調光方式其色溫變化情況也不盡相同。

　　在圖8 中，LED 的光輸出所對應色坐標x 和y 的值隨著LED 正向電流的變化而有規律地變化。調光時LED 的電流減小，此時x 值增大，y 值減小，從而導致人們不希望的色溫變化的出現。對于采用PWM 調光模式運行的情況，由于LED 工作時的瞬時電流不變，因而可以較好地解決色溫的偏移問題，但是發光的效率有所降低。歸納起來就是，白光LED 在道路照明應用時，采用何種調光模式，需要基于道路照明的要求并根據人們對調光時白光LED電流減小導致色溫變化（紅移）的適用性（主要是辨識障礙物的能力）及容忍性的大小等來進行選擇。

　　1.2.1.3 LED 芯片的溫升和壽命

　　LED芯片的工作溫升與其使用壽命有著直接的關系。相對而言，溫升越低，其使用的壽命就越長。例如：當LED 芯片溫度45℃時，LED 的使用壽命為1×106 h，而溫度在105℃時，其壽命銳減為2×105 h。