调光开关可控硅的基本知识

一、什么是调光开关

    调光开关是为了满足人们在不同的时候对灯光亮度的不同需求而发展而成的。从原理上电子调光开关是通过控制和改变可控硅的相位角来控制导通程度。

    调光开关即电源流经负载的时间，这样改变了电光源的输入的电压和电流来获得不同强度的光输出，采用单火线输入的接线方式，可直接替换现有的墙壁开关。

二、可控硅调光原理

    如图为前沿切相可控硅调光电路，当C2上的电压达到或超过可控硅G极正触发电压时，可控硅会在每个AC电压前沿导通，当可控硅电流降至其维持电流以下后，可控硅关断，且必须等到C2重新充电至其G极正触发电压以上后才能重新导通。通过调节R2电阻值改变C2的充电速度，可改变可控硅导通的相位角，变化范围接近于0°-180°

三、可控硅在调光器的应用

    可控硅调光器是目前舞台照明、环境照明领域的主流设备。使用可控硅调光技术，匹配安装使用时较为简单，只需要替换LED灯具即可。

    在照明系统中使用的各种调光器实质上就是一个交流调压器，老式的变压器和变阻器调光是采用调节电压或电流的幅度来实现的，如下图所示。u1是未经调压的220V交流电的波形，经调压后的电压波形为u2，由于其幅度小于u1，使灯光变暗。在这种调光模式中，虽然改变了正弦交流电的幅值，但并未改变其正弦波形的本质。

    与变压器、电阻器相比，可控硅调光器有着完全不同的调光机理，它是采用相位控制方法来实现调压或调光的。对于普通反向阻断型可控硅，其闸流特性表现为当可控硅加上正向阳极电压的同时又加上适当的正向控制电压时，可控硅就导通；这一导通即使在撤去门极控制电压后仍将维持，一直到加上反向阳极电压或阳极电流小于可控硅自身的维持电流后才关断。普通的可控硅调光器就是利用可控硅的这一特性实现前沿触发相控调压的。在正弦波交流电过零后的某一时刻t1（或某一相位角wt1），在可控硅控制极上加一触发脉冲，使可控硅导通，根据前面介绍过的可控硅开关特性，这一导通将维持到正弦波正半周结束。因此在正弦波的正半周（即0~p区间）中，0~wt1范围可控硅不导通，这一范围称为控制角，常用a表示；而在wt1~p间可控硅导通，这一范围称为导通角，常用j表示。同理在正弦波交流电的负半周，对处于反向联接的另一个可控硅（对两个单向可控硅反并联或双向可控硅而言）在t2时刻（即相位角wt2）施加触发脉冲，使其导通。如此周而复始，对正弦波每半个周期控制其导通，获得相同的导通角。如改变触发脉冲的施加时间（或相位），即改变了导通角j（或控制角a）的大小。导通角越大调光器输出的电压越高，灯就越亮。从上述可控硅调光原理可知，调光器输出的电压波形已经不再是正弦波了，除非调光器处在全导通状态，即导通角为180°（或p）。正是由于正弦波被切割、波形遭受破坏，会给电网带来干扰等问题……

    好的调光设备应采取必要措施，努力降低使用可控硅技术后产生的干扰。

四、可控硅调光的缺点和优势

1、缺点

    ⑴、可控硅破坏了正弦波的波形，从而降低了功率因素值，通常PF低于0.5，而且导通角越小时功率因素越差（1/4亮度时只有0.25）。

    ⑵、同样，非正弦的波形加大了谐波系数。

    ⑶、非正弦的波形会在线路上产生严重的干扰信号（EMI）

    ⑷、在低负载时很容易不稳定，为此还必须加上一个泄流电阻。而这个泄流电阻至少要消耗1-2瓦的功率。

    ⑸、在普通可控硅调光电路输出到LED的驱动电源时还会产生意想不到的问题，那就是输入端的LC滤波器会使可控硅产生振荡，这种振荡对于白炽灯是无所谓的，因为白炽灯的热惯性使得人眼根本看不出这种振荡。但是对于LED的驱动电源就会产生音频噪声和闪烁。

2、优势

    可控硅调光虽然有那么多的缺点和问题，但是，它却有着一定的的优势，那就是它已经和白炽灯卤素灯结成了联盟，占据了很大的调光市场。如果LED想要取代可控硅调光的白炽灯和卤素灯灯具的位置，就也要和可控硅调光兼容。

    具体来说，在一些已经安装了可控硅调光的白炽灯或卤素灯的地方，墙上已经安装了可控硅的调光开关和旋钮，墙壁里也已经安装了通向灯具的两根连接线。要更换墙上的可控硅开关和要增加连接线的数目都不是那么容易，简单的方法就是什么都不变，只要把灯头上的白炽灯拧下，换上带有兼容可控硅调光功能的LED灯泡就可以。这种战略就像LED日光灯一样，做成和现在的T10、T8荧光灯尺寸大小完全一样，不需要电工，普通老百姓就可以直接更换，那就可以很快普及。因此国外很多生产LED驱动IC的厂商都开发出了可以兼容现有可控硅调光的IC来。

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