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《公路隧道led燈照明系統(tǒng)無級調(diào)光控制方式研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、公路隧道LED燈照明系統(tǒng)無級調(diào)光控制方式研究周健1呂曉峰2楊洋1（1.招商局重慶交通科研設計院有限公司重慶市400067；2.合肥源輝光電子有限公司合肥市230061）摘要：本文針對近年來逐漸進入公路隧道照明的LED燈各種調(diào)光控制方式的調(diào)光范圍、調(diào)光分級、電源效率、信號傳輸性能等影響因素進行對比分析，提出了目前最適合LED燈的調(diào)光控制方式。關鍵詞：公路隧道照明，LED燈、無級調(diào)光控制方式、按需照明0引言公路隧道照明的目的在于保證車輛舒適、安全地穿越隧道，因此公路隧道照明的基本要求是根據(jù)外部環(huán)境，提供與之相適應的
2、照明，以滿足人眼的適應曲線。公路隧道照明控制的一般原理如圖1所示。圖1公路隧道照明控制一般原理框圖國際照明學會（CIE）將隧道照明定義為接近段、入口段、中間段、出口段四個照明段，其中隧道入口照明分為閾值段、過渡段，閾值段是為了消除“黑洞”現(xiàn)象，讓駕駛?cè)藛T能在洞口辨認障礙物（標準高20cm）。為了避免閾值段照明與隧道內(nèi)部照明之間的強烈變化，設置過渡段照明，將隧道內(nèi)照明水平逐漸下降，以達到隧道內(nèi)基本照明亮度。隧道照明的亮度遞減曲線如圖2所示。圖2公路隧道照明的亮度遞減曲線示意圖公路隧道照明調(diào)光控制是滿足不同亮度環(huán)境
3、、交通環(huán)境下的照明需求，實現(xiàn)隧道內(nèi)各區(qū)段照明亮度平滑過渡6，從而達到既滿足隧道的照明亮度要求，保證行車安全，又節(jié)省能源的目的。目前公路隧道內(nèi)使用燈具主要有：熒光燈、高壓鈉燈、金鹵燈、LED燈等。熒光燈可實現(xiàn)無級調(diào)光，但其光效較低，調(diào)光時易產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)造成干擾；高壓鈉燈、金鹵燈調(diào)光幅度很小，一般不在無級調(diào)光系統(tǒng)中應用；隨著科學技術的發(fā)展，LED燈開始進入公路隧道照明領域，一種采用LED燈無級調(diào)光控制的隧道照明系統(tǒng)應運而生，它的出現(xiàn)，使得公路隧道照明質(zhì)量與節(jié)能又向前邁進了一大步。本文針對研究LED燈無級調(diào)光
4、控制系統(tǒng)中應考慮的問題及解決方案作初步研究。1LED燈調(diào)光控制模式目前，LED燈調(diào)光控制模式方式主要有以下三種調(diào)光控制模式。1)無級調(diào)節(jié)方式：通過控制LED燈電源的輸出電流，調(diào)節(jié)LED燈的亮度，可實現(xiàn)256級亮度調(diào)節(jié)；2)燈管陣列控制：通過關閉或點亮LED燈具中某一列或多列燈管調(diào)節(jié)亮度，調(diào)節(jié)級數(shù)與燈具中控制陣列數(shù)相關；3)燈群組控制：通過燈具地址編碼，可實現(xiàn)關閉或點亮奇數(shù)燈具，關閉或點亮偶數(shù)燈具，關閉或者點亮所有燈具，實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。燈管陣列控制和燈群組控制，其控制原理決定了其亮度調(diào)節(jié)分級受到一定數(shù)量限制，可應用
5、于對亮度調(diào)節(jié)分級不多的LED照明控制工程中。無級調(diào)節(jié)方式可實現(xiàn)256級調(diào)光，調(diào)光級數(shù)多、范圍大，可應用于對亮度調(diào)節(jié)級數(shù)要求較多的LED照明控制工程中。燈管陣列控制、燈群組控制由于分級層數(shù)較少，不易實現(xiàn)隧道內(nèi)照明的平滑過渡，不能有效遏止隧道照明的電能浪費；因此，本文主要介紹無級調(diào)節(jié)方式。2LED燈無級調(diào)光控制方式2.1電壓控制電流源（VCCS）亮度控制方式（模擬信號控制電流平均值模式）模擬信號控制電流平均值模式就是利用直流信號電壓來控制輸出電流平均值變化的一種輸出電流可控電源（如圖3所示）。它直接將電流信號取樣后
6、經(jīng)隔離放大控制電源初級開關管的占空系數(shù)，隔離變壓器將不同占空系數(shù)的電能隔離后轉(zhuǎn)換為直流脈沖電流，經(jīng)低通濾波器濾波后轉(zhuǎn)換為大小隨控制信號變化的直流電流，從而控制電源的輸出電流。該電源的損耗主要包括初級損耗、變壓器損耗和次級整流、濾波損耗，電源效率相對較高，加入PFC（PowerFactorCorrection）后一般效率在85%左右。目前這種亮度控制方式已在部分公路隧道LED燈照明無級調(diào)光控制中得以應用。6圖3一次性恒流可控恒流源原理圖2.2脈沖寬度調(diào)制（PWM）亮度控制方式（PWM模式）PWM模式的LED亮度控
7、制方式是利用直流穩(wěn)壓電源先輸出恒定電壓，然后經(jīng)過限流電阻限流后，再通過PWM方式控制晶體管在單位周期內(nèi)的導通時間來控制流過LED的電流，從而達到控制LED亮度的目的（如圖4所示）。該電源的損耗主要包括初級損耗、變壓器損耗、次級整流、濾波損耗、限流電阻損耗和工作于開關狀態(tài)的晶體管損耗；與前一種相比，電源效率較低，加入PFC后一般效率在75%左右。在PWM模式調(diào)光中，LED正向電流以減少的占空比在0%至100%間轉(zhuǎn)換，以進行亮度控制。然而，PWM模式調(diào)光信號的頻率一般應大于40kHz，以免出現(xiàn)閃爍或抖動。為盡可能降
8、低噪聲和輻射，高端照明系統(tǒng)的調(diào)光頻率范圍一般要求幾萬赫茲。但更高的調(diào)光頻率將大幅縮小驅(qū)動的調(diào)光范圍，進而降低系統(tǒng)的最大亮度。高頻PWM模式調(diào)光主要有固定頻率、時間延遲磁滯控制和固定導通時間的降壓式LED調(diào)光方式，根據(jù)大量制造商對三種不同配置的性能實驗數(shù)據(jù)，采用帶磁滯降壓LED驅(qū)動器的并行調(diào)光方案在高調(diào)光頻率具有很寬的調(diào)光范圍。固定導通時間LED驅(qū)動器是固定頻率操作和磁滯控制之間的一個較
