调光型LED路灯的原理和应用

李光荣

（无锡市照明工程有限公司，江苏无锡214000）

调光型LED路灯的原理和应用

李光荣

（无锡市照明工程有限公司，江苏无锡214000）

文章简要概说了近年来LED照明的发展情况，介绍了城市道路照明工程的特点以及LED采用调光节能的优势，详细介绍了AC切相调光和0-10VDC信号调光两种常见的调光方式。介绍了这两种调光方式采用的LED驱动电源的原理、特性、详细的技术参数以及简单的控制电路图，最后总结了两种调光方式各自的优缺点。

LED路灯；调光；道路照明

0 引 言

近年来，随着LED照明技术逐渐成熟，各类LED照明产品如雨后春笋，大量地进入市场，影响着人们生活的方方面面。在城市道路照明方面，LED路灯也在逐步推广。

2010年，LED路灯的整灯光效普遍在50～60 lm/W，光效低于气体放电灯，更谈不上节约电能，而且当时的LED驱动电源技术还不成熟，驱动电源的寿命一般在1～2年左右，当时的LED路灯“不节能不节钱”。但是经过了5年的发展，LED照明技术日益成熟，近期我公司检测的LED路灯光效普遍在110～120 lm/W，高于气体放电灯，而且目前的LED驱动电源寿命普遍在5年以上。气体放电灯由于其发光原理的限制，光效已经到达了瓶颈，很难再有明显的提高。LED作为新一代的照明光源，潜力无限，再经过几年的发展，光效将达到一个新的高度。

1 智能调光照明背景

虽说目前LED路灯的光效已经高于气体放电灯，但是想要进一步节能，只有采用LED调光技术。特别是在城市道路照明工程中，由于到后半夜时，道路上车少人稀，如果仍然保持道路照明的高照度，不仅没有实际的照明价值，而且浪费电能。若到了后半夜让LED路灯的亮度降低，从而降低功率，节约电能，这样既满足了人们出行的要求，又节约能源。

目前，在所有的人造光源中，LED是最适合采用调光技术节能的光源。宽广的动态工作范围只要控制流过的工作电流就能方便并且不损害其寿命地实现0～100%的调光，而气体放电灯由于其发光原理的特点，60%的调光已是其极限值。LED路灯输出功率减小时，其光效不会随之减小，这些优良的调光特性是其他人造光源不具备的。

2 LED路灯调光方案

LED路灯若想实现降功率调光，必须采用可调光的LED驱动电源。目前，可调光的LED驱动电源一般分为两种：一种为AC切相调光，另一种为0－10VDC信号控制调光。

2.1 AC切相调光

AC切相调光即通过调节LED驱动电源的输入电压，使输出电压或电流随着输入电压的变化而变化。驱动电源如图1所示。

以PCD-60-500BLED驱动电源为例，其外观和普通的LED驱动电源没有区别。与普通驱动电源不同的只是当输入电压从220 V降低时，输出的电压或电流会随之降低，从而实现LED路灯的调光功能。而普通的LED驱动电源输出不会随着输入电压的变化而变化。

AC切相调光LED驱动电源的内部原理（图2）。

图1 驱动电源外形图

图2 调光电源原理图

LED驱动电源的详细参数如下所示。

1）电压范围：180～295 VAC；

2）频率范围：47～63 Hz；

3）功率引述：PF＞0.9/230 VAC；

4）总谐波失真：THD＜20%；

5）额定电流：500 mA；

6）工作电压范围：70～108 V；

7）启动时间：500 ms/230 VAC；

8）工作温度：－30℃～＋45℃。

AC切相调光系统的电路图如图3所示。

图3 AC切相调光系统电路图

如图3所示，当PLC控制器发出控制信号给可控硅调功器时，调功器改变输出电压，从而降低LED路灯线路的供电电压，LED路灯通过AC切相LED驱动电源改变LED路灯的功率，降低其亮度，以达到节能目的。

这种LED路灯调光方式的优点在于施工简单，不需要额外敷设电缆线路，工程造价相对较低。但这种方式也存在两个缺点，一是降低了整个照明供电线路的电压，若该配电箱不仅接入了调光的LED路灯负荷，还接入了其他气体放电灯的负荷，则会造成气体放电灯不能正常工作，所以这种调光方案容易使配电箱不能得到充分的利用。二是采用可控硅调功器降压，因可控硅降压的原理是利用可控硅的通断性，对正弦交流电进行斩波降压，这种降压方式会使供电线路的电流总谐波增大，降低LED路灯的使用寿命。

2.2 0-10VDC信号控制调光

0-10VDC信号控制调光即LED驱动电源上引出两根信号控制线，当信号控制线上输入0～10 V的电压信号时，LED驱动电源根据信号电压的大小而改变输出的电压或者电流，外形如图4所示。

以ELG-100-C500B为例，其外观上和普通驱动电源的区别在于输出端多了两根信号控制线。目前市场上所销售的0-10VDC调光型LED驱动电源，不仅可以采用0～10 V的控制信号，也可以用10 V PWM或者电阻进行调光。以0-10VDC调光信号为例，调光曲线如图5所示。

图4 信号控制调光器外形图

图5 调光曲线图

LED驱动电源的详细参数如下所示。

1）电压范围：180～295 VAC；

2）频率范围：47～63 Hz；

3）功率引述：PF≥0.95/230 VAC；

4）总谐波失真：THD＜20%；

5）额定电流：500 mA；

6）工作电压范围：150～300 V；

7）调光方式：0～10 VDC或10 V PWM信号或电阻；

8）启动时间：500 ms/230 VAC；

9）工作温度：－40℃～＋75℃。

信号控制调光系统的电路图如图6所示。

如图6所示，当PLC控制器输出0～10 VDC或10 V PWM信号到LED驱动电源的信号控制端，LED驱动电源改变其输出的电流或电压，改变LED路灯的亮度，降低功率。

这种调光方式相对于AC切相调光更加稳定，强弱电隔离，控制方便，安全可靠，不会增加供电线路的电流总谐波，不改变供电线路的电压，不影响其他照明负荷的接入。其缺点在于需要额外敷设两根信号控制线，工程造价略高。

图6 信号控制调光系统电路示意图

3 小 结

LED作为新一代的照明光源，潜力无限，非常适合采用智能的调光方式进一步节约电能。我们可根据具体的照明工程，具体的道路交通情况，灵活地设定调光的方式和时间。例如：一些城市的偏远道路，到了后半夜时，路上的行人车辆十分稀少，就可让LED路灯以40%左右的功率运行，而在一些城区的主要道路上，后半夜时也可适当降低功率，这样既保证了人们出行的基本要求，又节约了电能。

在能源危机形势日益严峻，环境质量不容乐观的今天，大力倡导节约型、智能型的城市道路照明工程应是每一位照明工程建设者的责任。

［1］李铁楠.城市道路照明设计［M］.机械工业出版社，2006

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［8］胡宴如，耿苏燕.模拟电子技术［M］.2005

Princip les and App lications of Dimmable LED Lights

LI Guangrong
（Wuxi City Lighting Engineering Co.，Ltd，Wuxi214000，P.R.China）

This article provides a brief overview of the recent development of the situation，said LED lighting，introduces the characteristics of urban road lighting engineering and energy-efficient LED dimming using advantages，detailing the AC phase cut dimmer and dimmer two 0-10Vdc signal kinds of common dimming.It describes both dimming LED drive power using the principles，features，detailed technical parameters and simple control circuit diagram，concluded two dimming their advantages and disadvantages.

LED lights；dimming lighting；road lighting

2015-11-17

李光荣（1978-），男，工程师，主要从事道路照明技术与管理工作。