可调光 LED 驱动器出现的闪烁和“微光”解决方案

可调光 LED 驱动器在非常低的光照水平下存在稳定性问题。本文将分析原因并提出解决问题的方法。
本文不会介绍双向可控硅调光——低设置下的不稳定是由于不同的机制造成的。
使用通信方案设置 LED 电流的调光方法包括 DALI、0-10V、Zigbee 和电力线载波控制。LED 驱动器接收到的信号设置参考电流，控制回路调整缩放的 LED 电流以匹配参考。需要严格控制，以便相邻灯具的光线看起来相同。
我们对在低光照水平下出现的闪烁和“微光”感到困惑。
单级功率因数校正
如果使用两级功率转换器，则不会出现低光级不稳定性。 级（升压或 PFC-反激）建立一个相对稳定的电压，第二级（通常是反向降压）密切调节 LED 中的电流。两级方法使用更多部件，效率低于单级转换器。
出于成本原因，通常选择单级 PFC-Flyback 转换器。

图 1 具有外部控制的典型 PFC-反激式 LED 驱动器

需要在至少两个十年的范围内解决调光问题。白炽灯在提供这个范围内没有问题——它们在低功率水平下效率显着降低，因此二个十倍光程所需的功率范围相当窄。如果提供 40% 的电压或电流，光输出将下降到大约 1%。不幸的是，这设定了市场对 LED 的期望。
LED 具有更线性的响应，并且它们的功效实际上在低电流下会增加。人眼可以辨别相邻光源之间 5% 的差异，它对百分比差异做出反应，而不是 光级。这将需要对电流进行非常严格的控制，并且在低光照水平下所需的 会更加严格。如果需要调光到 1%，则不能使用初级侧控制。
LED 没有像白炽灯那样的自过滤机制。灯泡中灯丝的热质量对于交流线路来说是一个令人满意的过滤器，但 LED 需要外部过滤。通常的解决方案是在 LED 上直接使用一个大的电解电容器，而且效果很好。
电解液的大小由纹波要求决定。如果电流纹波小于约 10% rms（约 28% pp），则感知到的光质量与纯 DC 相同。（此外，如果纹波超过 10%，能源之星标签要求在灯上注明。）
LED 的动态电阻（斜率电阻）约为表观 V/I 电阻的 1/10。图 2 显示了典型 LED 的 VI 曲线。

图 2 典型 LED VI 特性显示斜率电阻 (dV/dI) 随电流变化。