摘要：  为了理解设计上的挑战性，包括典型存在于DIY（自己动手做）的设备和大多数家用的基本TRIAC调光开关上的设计难题，对TRIAC调光电路的基本工作和高亮度LED电路的基本设计进行验证十分重要。

关键字：  LED，  电源

1 前言
高亮度LED灯具有很多的优点，但唯一不足仍然是与调光开关的兼容（一致）性问题。
高亮度LED照明相对一般的白炽灯泡，因其使用寿命和效率均有较大的优势，不用说它是一种理想的替代光源。而且，与紧凑型荧光灯不同，这些LED灯是在“冷”温度下工作的。但或采用CCFL（冷阴极荧光灯）灯管一样，高亮度LED也没有解决好与普通TRIAC（三端双向可控硅开关）调光器的协调性问题，这种调光器在很多领域内使用着。
协调性问题未解决，可能引起横跨LED灯串两端的电压下降，并可导致轻微的颜色漂移。不过，人们如果观察白炽灯在接通调光器工作时，更会注意到颜色有明显的变化。
2 设计挑战                      
为了理解设计上的挑战性，包括典型存在于DIY（自己动手做）的设备和大多数家用的基本TRIAC调光开关上的设计难题，对TRIAC调光电路的基本工作和高亮度LED电路的基本设计进行验证十分重要。
当人们转动旋钮接通调光器时，他们实际是在改变电阻器的电阻，调整触发器的电流处于交流周期中的不同位置，因而调定了TRIAC的触发点。
高亮度LED典型是由恒电流的功率源驱动的。因为当LED发热、温度上升时，其电压将下降；如果LED串由恒电压源供电，则电源将趋向于供给更多的电流以提升输出电压，这一电源持续这样工作，直到电源达到它的电流极限或LED失效。
3 LED调光方法    
高亮度LED灯的调光有两个基本方法：第一是PWM调光法。在此方法中，LED在大于200Hz的某一频率下接通和断开，且以接通时间（占空因数）从0%到100%不同的百分比来操作通/断。在接通的期间内，LED是以全电流工作的，而在断开期间，LED则无电流通过，这就保持了颜色的一致性。另一调光方法是控制流过LED灯串的电流总量。
4 TRIAC调光操作   
在国内大多数调光器中，人们发现一简单的TRIAC电路，该电路的核心如图1所示。我们讨论的关键是TRIAC的两个特性。如果控制栅（极）已触发，TRIAC允许电流流通，而且要有足够的电流流通TRIAC以保持其接通。触发电流和保持电流是集成一起的，这便于理解正确调光电路的设计效果。通常用的TRIAC为FKPF3N80，3A、800V的TRIAC，那是在调光开关中见到的典型。其栅极触发电流为20mA，保持电流为30mA。当流入栅极的电流接近20mA时，它将接通。而流过TRIAC的电流至少30mA时它就保持在接通状态。[#page#]
在调节按钮接通调光器时，实际是在改变电阻分配器的电阻，将触发电流调整到交流周期中的不同工作点，因而调整了TRIAC的触发点。选择TRIAC调整点的过程中，用户主要是选择为负载供电所必需的交流电压的占空因数。这一占空因数是为调节LED亮度时，LED驱动器所必需的重要信息。
为对LED进行调光，第一，需要传递60Hz的占空因数达到一定的值，可用上述的两种调光方法；第二是必须确保TRIAC有足够的电流，一次触发并保持接通。第一部分容易，藉图2所示电路来实现。这一简单电路是由TRIAC调光开关和双向光耦合器组成的，能从交流线路输入获得占空因数的信息。
电阻器和电容器（阻容）滤波器发出120Hz的信号电压，是经过TRIAC调光器供给至电源的交流电压占空因数，这一电压通过一些方法用于控制LED的电流。在图示电路中，双（结）晶体管(BJT)由两个电阻器偏置到所需的最大负荷电流。并假定光耦合器完全接通（占空因数=100%）和滤波器电容被充电至其最大电位。因为VCC通常低(<24V)，即使电容器在作为过滤器时电容值显得稍大，但电容器的规格还是偏小。
在上述方法中，为了起到调光开关和LED电流调节器的作用，最好是有一恒电压电路。这就能使简单的BJT用于调节电流。我们要求简化偏置BJT达到最大电流，在这一电流条件下，LED串允许并调整输出电压达到“冷”的LED温度。这将允许BJT在100%占空因数下控制电流。注意到VcE<0.2V和电流最大，典型为350mA到1.35A。这样，对1.35A的负载电流设计，功率损耗为VcE(SAT)×Ic，约0.27W。随着占空因数的减小，BjT开始限制电流而VcE将升高。在50%占空因数时处于饱和。LED电流将为最大设计点的一半。因此，功率损耗VcE×Ic，能容易设计在足够低的可以管理的范围之内。
这一方案的另外一个关键元件是AC→DC电源，即是作为恒电压电源运行的。这通常可输出足够的电流，以便在调光开关中的TRIAC一次触发并锁定(latch on)接通。
因为有一电压，在RC滤波器输出时它代表交流输入的占空因数，我们可利用这一信息控制由其它电路驱动的LED亮度。为了应用在PWM电流限制电路中，基本的AC/DC转换电路需要如图3所示的恒电流电路。然后只需要将代表占空因数的电压施加到电路内面的比较器上。以图3电路作为一个例子，我们可设置一电阻R8，与集成电路上的lpeak并联，调节R8的电阻，小的MOSFET在线性区内偏置并由图示光耦合电路控制。
很多高亮度lED驱动电路有一比较器，这能用于对LED进行调光。某些比较器有一小的电流输出，并能读出引脚上的电压，利用这控制原边的开关或低频的占空因数。在任何情况下，关键是将交流占空因数变换成可利用的数值。光耦合器电路能很好地做到这点，在原边或是副边，它提供绝缘。无论在电路何处，均能利用这一由占空因数变换成的数据。
参考文献
[1] ALEXANDER CRAIG， BRIGHT IDEA FOR EFFECTIVE LED DIMMING， epd january 2009 P14~P15