【導(dǎo)讀】隨著美國(guó)能源政策推動(dòng)白熾燈全面退市，LED憑借25,000小時(shí)超長(zhǎng)壽命（UL認(rèn)證數(shù)據(jù)）及多樣化適配能力成為主流照明方案。然而，傳統(tǒng)三端雙向可控硅（TRIAC）調(diào)光器面臨新的技術(shù)壁壘：LED負(fù)載電流僅為白熾燈的1/10，導(dǎo)致TRIAC閉鎖電流（典型值50mA）與維持電流（典型值10mA）難以穩(wěn)定觸發(fā)，引發(fā)調(diào)光閃爍或啟動(dòng)失效。四端雙向可控硅（Quadrac）通過(guò)集成緩沖電路與觸發(fā)二極管，將有效工作電流下探至5mA（IEC 60669標(biāo)準(zhǔn)），在保留傳統(tǒng)調(diào)光架構(gòu)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)LED燈具無(wú)級(jí)調(diào)光兼容性，推動(dòng)智能照明系統(tǒng)平滑升級(jí)。

隨著美國(guó)能源政策推動(dòng)白熾燈全面退市，LED憑借25,000小時(shí)超長(zhǎng)壽命（UL認(rèn)證數(shù)據(jù)）及多樣化適配能力成為主流照明方案。然而，傳統(tǒng)三端雙向可控硅（TRIAC）調(diào)光器面臨新的技術(shù)壁壘：LED負(fù)載電流僅為白熾燈的1/10，導(dǎo)致TRIAC閉鎖電流（典型值50mA）與維持電流（典型值10mA）難以穩(wěn)定觸發(fā)，引發(fā)調(diào)光閃爍或啟動(dòng)失效。四端雙向可控硅（Quadrac）通過(guò)集成緩沖電路與觸發(fā)二極管，將有效工作電流下探至5mA（IEC 60669標(biāo)準(zhǔn)），在保留傳統(tǒng)調(diào)光架構(gòu)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)LED燈具無(wú)級(jí)調(diào)光兼容性，推動(dòng)智能照明系統(tǒng)平滑升級(jí)。

圖1

三端雙向可控硅是交流電調(diào)光控制的核心。調(diào)光器中使用的三端雙向可控硅通常被設(shè)計(jì)用于白熾燈負(fù)載，這種負(fù)載在穩(wěn)定狀態(tài)和初始高浪涌電流下都具有高額定電流，并且在燈絲斷裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常高的壽命終止浪涌電流。

圖2

由于 LED 是二極管，因此其穩(wěn)態(tài)電流比白熾燈低得多，而且它們?cè)诮涣麟妷旱拿總€(gè)半周期里的初始開啟電流可能高得多且持續(xù)時(shí)間約幾微秒。因此，在每個(gè)交流電壓半周期的開始處都可以看到電流尖峰。圖 1 顯示了典型的電流尖峰。通常，交流二極管替換燈的電流尖峰為 6-8 A 峰值；穩(wěn)態(tài)電流小于 100 mA。

用于家庭照明的 LED 燈可能需要 7.5 W（A19 燈泡-450 流明）或更高的功率，一盞吊燈通常需要 4 到 10 個(gè)燈泡。相比之下，一串 50 盞裝飾性圣誕燈的總耗電量可能只有 4.8 瓦。用于取代典型燈絲裝置的嵌入式天花板燈具的 LED 泛光燈可產(chǎn)生 750 流明的亮度，其功耗僅為 13 W（BR30），而舊燈絲裝置的功耗通常為 65 W。

使用新型 Q6008LH1LED 或 Q6012LH1LED 系列三端雙向可控硅開關(guān)元件設(shè)計(jì)用于控制 LED 光輸出的交流電路非常簡(jiǎn)單，因?yàn)橹恍枰獛讉€(gè)元件。所需的只是一個(gè)點(diǎn)火/觸發(fā)電容器、一個(gè)電位器和一個(gè)電壓轉(zhuǎn)折觸發(fā)裝置。

通過(guò)使用兩個(gè)反向并聯(lián)敏感門控硅整流器 (SCR) S4X8ES1 作為電壓擊穿觸發(fā)裝置，控制電路可以產(chǎn)生寬范圍的光電平輸出。此外，通過(guò)使用兩個(gè)反向并聯(lián)敏感門控硅整流器作為觸發(fā)裝置，可以實(shí)現(xiàn)低滯后控制，因?yàn)閮蓚€(gè)可控硅構(gòu)成了一個(gè)完整的回?cái)嘤|發(fā)器。圖 2 展示了這種控制裝置的電路圖，它可能是嵌入式泛光燈（例如 BR30 LED 燈）的理想選擇，這種燈可以調(diào)暗以產(chǎn)生低亮度輸出，也可以調(diào)高到接近 180° 的全亮度輸出。

該電路可使燈泡在每個(gè)交流半周期幾乎以 180° 的全角度開啟；此外，RC 定時(shí)開啟可延遲到每個(gè)半周期的一個(gè)小導(dǎo)通角度，以實(shí)現(xiàn)極低的光輸出。

Q60xxLH1LED 三端雙向可控硅系列具有低保持和閉鎖電流特性，可使三端雙向可控硅在極低的電流水平下保持導(dǎo)通。兩個(gè)反向并聯(lián)敏感門控硅整流器 (S4X8ES1) 的柵極連接在一起，可產(chǎn)生具有全擊穿電壓的極低電壓觸發(fā)裝置，從而產(chǎn)生極低的滯后。這樣就可以將電位器設(shè)置為低導(dǎo)通角度，在線路開關(guān)關(guān)閉和打開時(shí)立即導(dǎo)通。

圖3

圖 3 中的電路圖改進(jìn)了磁滯效果不佳的老式相位控制/調(diào)光器電路。如圖 3 所示，如 Littelfuse 應(yīng)用說(shuō)明 AN1003 所述，在 C1 點(diǎn)火電容器周圍添加轉(zhuǎn)向二極管后，可消除磁滯現(xiàn)象。

圖4

圖4注：電位器為 250 kΩ，內(nèi)置固定端電阻最小為 3 kΩ。Quadrac 器件為 QxxxxLTH1LED，具有更靈敏的三端雙向晶閘管芯片（低柵極和保持電流特性）。RL 是 10 W 的最小 LED 負(fù)載，VC 與內(nèi)置雙向可控硅芯片的觸發(fā)電壓相同。

如果寬控制范圍（全亮到極暗）和低滯后對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)不重要，則可使用新型 Littelfuse Q6008LTH1LED 或 Q6012LTH1LED 系列 Quadrac 器件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的可變光控制。(Quadrac 器件是一種特殊類型的晶閘管，它將二端雙向晶閘管和三端雙向晶閘管組合在一個(gè)封裝中）。圖 4 所示電路將雙向晶閘管觸發(fā)器件和三端雙向晶閘管組合在一個(gè) TO-220 隔離安裝片封裝中，進(jìn)一步減少了元件數(shù)量。由于雙向晶閘管觸發(fā)器件的 VBO 較高，該控制電路允許略低的完全開啟電壓，提供在每個(gè)交流半周期的 175° 至﹤90° 范圍內(nèi)運(yùn)行的調(diào)光功能。

圖5

交流電路的 LED 燈負(fù)載可能非常簡(jiǎn)單，如圖 5 所示；也可能有用于直流改進(jìn)的額外元件，如濾波電容器。附加元件的存在將決定 LED 燈負(fù)載是否可調(diào)光。LED 燈負(fù)載越簡(jiǎn)單，就越有可能是可調(diào)光的，因?yàn)闉V波電容器可能會(huì)將最小直流電流增加到晶閘管器件鎖定的水平，交流電流無(wú)法降低至小于晶閘管保持電流。

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