介绍三种有线调光技术:0-10V调光、切相调光和DALI调光

描述

“调光技术大类分为有线和无线,无线调光的优点是灵活易于安装,缺点是容易受到干扰,控制范围有限。在追求稳定可靠性的应用的场合,有线调光更适合。本篇介绍常见的三种有线调光技术:0-10V ,切相调光和DALI调光。”

三大有线调光系统对比:

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01 0-10V调光

1.1 0-10V调光原理

0-10V 调光是一种用于0 到 10 伏之间的直流电压 (DC)控制灯光亮度的方法。它可以平稳运行并调低至 10%、1% 甚至 0.1% 的亮度水平。

常用的还有1-10V调光,区别在于启亮和关断电压不同,0-10V在0.3V时启亮,1-10V在0.7~0.8V启亮,不会将灯具调到关闭。

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0-10V调光接线图

1.2 0-10V调光电源

对于小功率调光电源,为降低成本,常用单级反激电路,电源IC在原边,0-10V调光信号也需要传送到原边,可以用隔离变压器传输调光信号。

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现在也有很多三合一调光转换IC(0-10V,PWM,可调电阻),经ADC采样,转成PWM信号,通过光耦隔离传输到原边。

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02 切相调光

2.1 切相调光原理

切相调光是一种通过调节供电的导通角来改变电压输入有效值,以此实现调光目的的模拟调光方式,具体可分为前沿切相调光和后沿切相调光两种。

前沿切相调光:通常采用可控硅作为开关器件,可称为可控硅调光,又叫前沿相位控制、前切。在交流相位0度开始,输入电压被斩波,直到可控硅导通时,才有电压输入。

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后沿切相调光:一般使用MOSFET做为开关器件,可叫做MOSFET调光,又称后沿相位控制、后切。与前沿不同,其核心在相位过零处便开启MOS管导通,然后在交流半周期内延时再关断。

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切相调光器一般为单火线接法

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2.2切相调光电源

切相调光器早期是为传统白炽灯和卤素灯所设计,需要接阻性负载,LED照明普及后,相应的LED驱动电源需要呈现接近阻性负载形式,所以输入需要一级PFC电路,早期常用Boost PFC+flyback恒流调光电路,或者Flyback PFC+buck恒流调光电路。

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调光信号的产生,早期电路在整流桥后检测线电压,通过比较器生成PWM调光信号,通过光耦传输到次级调光IC。

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为降低成本,现在较常用隔离的单级反激电路,或者不隔离的buck-boost电路。

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红色-整流器后电压,绿色-输入电流,蓝色-LED电流

从波形可以看出,单级调光电路在切相部分LED电流需要靠电容维持,LED电流有一个2倍工频的纹波,纹波太大时会有频闪现象。

03 Dali调光

3.1 Dali系统

DALI全称“Digital(数字) Addressable(可寻址) Lighting(照明) Interface (接口)”,问世于上世纪90年代中期(作为IEC 60929 标准的一部分),后成为一个独立的国际通用灯光设备控制通信协议标准(IEC62386标准),经过多年发展,DALI联盟对DALI协议进行了更广泛的扩展并引入了认证计划,包括已发布的DALI-2、D4i和DALI+等标准。

一个DALI系统需要同时具备控制设备(发出指令)、控制装置(接收指令)、总线电源(给DALI调光总线供电)三个部分,但可根据不同应用场景,选择不同的设备。

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3.2 Dali调光电源

DT6和DT8

Dali调光电源常遇到一个问题是DT6和DT8是什么?

IEC 62386-102 :General requirements - Control Gear 通用需求- 控制装置。定义了总线上的 Control Gear 到底是什么类型,不同的 Device Type 代表不同类型的 Control Gear,也代表了这种 Control Gear 拥有的扩展的特性。

DT6是Device Type 6的缩写, 就是 DALI 调光 LED 驱动电源 (DALI Dimmable LED Driver)。

DT8是Device Type 8的缩写, 是指双路输出支持可调色温灯具的 LED 驱动电源 ( DALI Tunable White LED Driver) 或者更多路输出支持 RGB 调色灯具的 LED 驱动电源 ( DALI RGB Dimmable LED Driver )。

为什么要有DT8?

在 DT8 的标准制定之前, 如果应用中需要调节色温,一般的做法是用两个 DT6 的装置(当然也有可能是一个双路输出电源中包含两个逻辑独立的 DT6 装置)分别接 CW (Cold White,冷白) 和 WW (Warm White, 暖白) 两路不同色温的光源, 然后通过主机分别调节两路控制装置输出等级, 这样一来光输出混合后的色温和亮度也会随之变化。

如果要调节 RGB 颜色, 和调节色温类似, 只是需要更多的 DT6 装置分别接多路不同颜色的光源。从调节的结果来看, 只使用 DT6 也能达到对灯具调节色温或者 RGB 颜色的目的。不过,这种方式的缺点也是显而易见的:需要在总线上占用两个或者更多的控制装置的地址,色温或者 RGB 颜色的调节特性全部在主机侧完成,一致性和兼容性很难保证,使用多个独立的控制装置增加了系统的成本和复杂性,也要求更多的安装空间。

而符合 DT8 标准的控制装置由于只占用一个地址,将调节色温和颜色的特性都集成到内部,所以能很好地解决上面的问题,更易使用。

DALI电源中小功率常用Boost PFC+Flyback拓扑,大功率常用Boost PFC+LLC拓扑。

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Dali调光信号的传输,需要用DIM interface电路,用光耦做隔离传输。

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