LED照明產品在替代通用白熾燈、節能燈照明的同時，除了可調光外，LED燈的發光顏色、光輸出、發光效率等相關指標，與LED驅動的調光控制方案(例如0-10V，DALI等有關控制協議)、拓撲結構、散熱系統、驅動方案以及現有的一些基礎設施有很大關聯，這些都影響到LED調光過程中的工作狀態和調光控制性能。

       目前關于LED調光方面有如下幾種技術：

       1、用調正向電流的方法來調亮度

       LED調光顧名思義，可以理解為調整LED的亮度，調整LED的亮度，最簡單的一個措施就是改變它的工作電流。因為根據LED的特性，其亮度與它的工作電流基本上成正比關系。圖1中顯示的是美國知名芯片公司 Cree 公司的一款大功率LED芯片 XlampXP-G 的輸出相對光強和正向電流的關系。

       圖1 XLampXP-G 的輸出相對光強和正向電流的關系

       由上圖可知，在LED 光輸出100%的時候，其工作電流為350mA，那么當其工作電流降低到200mA時，其光輸出就大約是60%，當其工作電流降低到100mA時，光輸出降低到大約25%。因此改變LED的正向電流大小可以很容易的實現亮度的調節。

       1.1 調節正向電流的方法

       分析目前LED供電系統電路的拓撲結構，基本上所有的LED驅動芯片都有一個接口用來檢測電流，這個接口的工作原理是通過檢測到輸出的電流檢測電阻上的電壓來和芯片內部的參考電壓比較，從而達到控制輸出電流恒定的目的。這也是說調節LED的電流，最簡單的方法就是改變和LED負載串聯的電流檢測電阻(圖 2a)，就可以達到調光的目的。然后根據由于考慮系統整體效率的因素，這個檢測電阻的值通常很小，往往只有幾歐甚至只有零點幾歐，通過在墻壁上安裝一個幾歐甚至零點幾歐的電位器來調節電流是不太現實的一種做法，因為連接LED燈和電位器之間的引線電阻也會有零點幾歐了。

       此外，有些芯片因此提供了一個控制電壓的接口，改變輸入的控制電壓就可以改變其輸出恒流值。例如凌特公司的 LT3478(圖 2b)只要改變 R1 和 R2 的比值，從而改變其芯片內部的基準電壓，也可以改變其輸出的恒流值。然而這種做法因其電路連接方式的特殊性，很難大范圍應用到實際照明應用系統中。

       圖2 輸出恒流值的調節

       2、采用脈寬調制(PWM)來調光

       不同于傳統白熾燈等類似線性阻抗光源，LED燈是一個可以實現快速開關的二極管，其開關速度基本上在us以上。這是其他傳統光源的發光器件根本無法比擬的。因此針對于此，如果把驅動電源改成脈沖恒流源，通過改變脈沖寬度的方法，就可以改變其亮度。這種方法被稱為脈寬調制調光法，也就是PWM調光。如下圖3所示為這種PWM脈寬調制的波形。

       圖3 用改變脈沖寬度的方法來改變 LED 的亮度

       為實現PWM調光，經過研究實驗，通常的做法是在LED的負載中串入一個MOS開關管，LED的供電是用一個恒流源供電。

       圖4 用 PWM 信號快速通斷 LED 串

       當需要實現調光功能時，芯片內部發出一個PWM信號加到MOS管的柵極，從而能夠快速的開關串聯的LED，以達到實現調光的目的。隨著市場應用的不斷成熟，很多公司在開發這些類似的恒流芯片時，都會在芯片上附加一個PWM的接口，可以直接接受外部提供的PWM信號，以此來控制輸出MOS開關管。

       3、采用交流電源的 LED調光

       分析傳統白熾燈、鹵素燈等調光系統，因為與LED燈相比，白熾燈和鹵素燈是純阻性器件，這也就意味著它的電流波形和電壓波形永遠是一樣的，當采用可控硅來調光時，輸入電壓波形因可控硅導通角度變化而偏離正弦波，也就是改變輸入電壓的有效值，就可以實現調光的目的。

       其電原理圖如圖5 所示。虛線部分就是安裝在墻上的可控硅調光開關。a-b 之間的電阻就是白熾燈負載。所以可控硅開關直接與負載是串聯的。

       圖5 可控硅調光的電路圖和波形圖

       可控硅電位器中帶一個開關，接在n的輸入端，用于控制燈的開關。可控硅導通過程中，改變其內部可調電阻的分壓比，改變其導通角，就可以改變其輸出電壓有效值，從而實現調光功能。除了可控硅以外，還有晶體管前沿、后沿調光技術等，基本原理都差不多。

       小結

       照明市場發展到現在，伴隨著人們節能意識的不斷加強，加上市場的需求，人們對整個照明系統的功能化越來越多，其中照明調光顯得尤為明顯。調光具有節能的有點，人們可以根據實際的亮度需求，通過相關的控制，即可獲取其想要的亮度。相對于傳統照明燈具如白熾燈、節能燈等，LED照明產品的調光節能效果更為明顯。白熾燈、節能燈在調光的過程中其工作效率發生明顯的下降現象，而LED燈恰恰相反，在調光過程中其發光效率反而會提高，這主要是因為在調光過程中，當LED燈在低發光亮度時，通過LED的正向電流變小，系統供電電路中相關回路上電阻成份上的損耗降低了，相應的系統的效率就提高了。因此針對LED的調光技術的研究，還需要我們做更多的研究和分析。

       【廈門大學物理與機電學院周珍富、廈門大學物理與機電學院王亞軍副教授、陳艷玲 、賈迎春、郭捷、倪斌等人對本文均有貢獻】