來源：新綠科技  Ken Liu

硅控調(diào)光器就跟白熾燈、含鉛汽油一樣糟糕

照明消耗全球近20%的電力。比起已開發(fā)國家，開發(fā)中國家的照明耗電量比重更高。白熾燈雖然便宜，但效率十分低落。如果全面更換省電燈泡或固態(tài)照明，全世界可以少建上百座的發(fā)電廠，并每年減少幾千萬噸的二氧化碳排放量。如今歐盟已經(jīng)計畫在2009年至2016年逐步淘汰白熾燈；美國也預計在2010年至2014年逐步禁用大部分的白熾燈。雖然日本還沒通過類似立法措施，但一領導照明品牌公司，東芝，已經(jīng)在2010年3月全面關閉其白熾燈生產(chǎn)線，結束其120年制造燈泡的歷史。另一方面，中國正積極地建立其大規(guī)模LED照明產(chǎn)業(yè)。中國、印度、和日本禁用白熾燈，也是幾年內(nèi)一定會發(fā)生的事。

兩馬相爭: 省電燈泡與LED照明

白熾燈淘汰之后，一般家用及商用照明將是省電燈泡CFL與LED照明雙雄競爭的局面。LED照明因諸多功能超越省電燈泡，因此被各方看好為二十一世紀照明首選。LED照明的優(yōu)點包括:

1.     LED不含有毒物質(zhì)，但省電燈泡有一定含量的汞。
2.     不同于省電燈泡，LED不排放紫外線。
3.    LED照明效率現(xiàn)在和省電燈泡相近，但其效率正持續(xù)增高，而價格也越來越便宜。
4.     LED燈泡壽命比省電燈泡長了好幾倍。日本松下電器宣稱他們的LED燈泡有19年的壽命。
5.     LED燈泡在低溫-40度C的環(huán)境裡仍可正常運作，但大多數(shù)省電燈泡在低于10度C就很難啟動或操作。

許多產(chǎn)業(yè)分析師預測LED燈泡將在2015年全面取代省電燈泡。這觀點是依據(jù)近年來LED與CCFL產(chǎn)品在其他市場競爭的結論。他們注意到LED背光在手機、平板電腦、筆記型電腦等應用已將CCFL背光推向淘汰的邊緣，所以市場專家們很有把握預測LED背光在2012年會取代CCFL背光在LCD 電視和LCD屏幕的應用。以此看來，LED照明在5年后超越CFL照明是很合理的推測。

潛在破壞者

許多工程師和公司在LED照明技術的突破性成就為我們帶來這次照明革命，我們該為他們鼓掌致意。然而，我們很憂心硅控調(diào)光器這潛在破壞者會侵蝕、甚至推翻LED照明革命所帶來的大部分好處。

我們知道可調(diào)光照明可以進一步提高節(jié)能效果。但是在三種主要的LED調(diào)光照明中，硅控調(diào)光器就像一隻猙獰怪物，吞食著我們努力發(fā)展可調(diào)光照明所得到的成果。

硅控調(diào)光器的黑暗面

硅控調(diào)光器的調(diào)光方式是截斷部分提供燈泡的正弦交電流波形。如此一來，硅控調(diào)光燈泡的功率因數(shù)經(jīng)常低于0.5。但注意一點，功率因數(shù)是有關于電源效率和電力品質(zhì)的重要指標。完美的功率因數(shù)為1.0。只有同相位的正弦電流，并且諧波失真為零，才能達到1.0的功因。近年來，在許多電子電氣設備的電流波形諧波失真上，EN/IEC 61000-3-2標準有相當嚴格的規(guī)范。過去，大多電腦電源的功率因數(shù)為0.5至0.7。而現(xiàn)在EN 61000-3-2及其他政府規(guī)范，如美國能源部能源之星，要求電視、電腦等電氣設備的電源至少要達0.9的功率因數(shù)。
 
再者，硅控調(diào)光LED燈泡必須加上一些電容緩沖電路，才能避免燈泡在調(diào)光時產(chǎn)生閃爍。但這麼做會使原本已經(jīng)很低的功率因數(shù)變得更低，往往低于0.10。同時，供電線路電流波形將變成為一連串的突波電流。電流波形諧波失真會遠超過規(guī)定限度。就筆者超過三十年的電子業(yè)經(jīng)驗來看，沒有任何其他產(chǎn)品會像硅控調(diào)光器一樣對功率因數(shù)和電流波形造成如此嚴重傷害。
 
圖一為硅控調(diào)光器在不同調(diào)光準位的電流波形。我們可以清楚看到不同調(diào)光準位時低落的功因和嚴重的電流突波。

 
圖一 硅控調(diào)光器在不同調(diào)光準位的電流波形

洩流電阻

除此之外，硅控調(diào)光器表面上是省電節(jié)能裝置，其實不然。雖然硅控調(diào)光器可以降低白熾燈的耗電量，但不代表它用于硅控調(diào)光LED燈泡上也可以省電。這是因為在調(diào)光時，LED燈泡對傳統(tǒng)的硅控調(diào)光器是個小負載。但負載太小，會使得硅控元件開關不穩(wěn)定，導致LED燈泡嚴重閃爍。大家都知道要修正這種閃爍問題，需在硅控調(diào)光LED燈泡中加入假負載或洩流電阻。但是通常洩流電阻在調(diào)光狀態(tài)，必須消耗1W至2W才能有效克服閃爍問題。

這種採取洩漏電阻的做法揭露了硅控調(diào)光LED燈泡的黑暗一面，即低效率和過度的待機功耗。請注意，能源之星計畫在不久的將來要提升固態(tài)照明燈具發(fā)光效率至56 lm/W。很明顯地，硅控調(diào)光LED燈泡是無法達到這項持續(xù)提高燈具效率的要求。此外，能源之星已規(guī)定大多數(shù)的電子設備待機功耗，包括電話、電視、和電腦等等?，F(xiàn)今，個人電腦和電視的待機功耗已經(jīng)小于1W。而能源之星的下一目標是將許多小型電器待機功耗降至0.3W以下。照明的總消耗電量遠超過其他小型電器，對其待機功耗的規(guī)范將更為重要。

另外，能源之星固態(tài)照明計畫對于關機狀態(tài)有零功耗的規(guī)定。在深度調(diào)光時，硅控調(diào)光燈功能應該等同于關燈狀態(tài)或待機模式。但事實上，其洩流電阻浪費超過1W的電力。

硅控調(diào)光LED燈泡無法達到能源之星的規(guī)范，不論是功率因數(shù)、燈具效率，或是關燈狀態(tài)功耗。

如上所述，硅控調(diào)光器有數(shù)個無法有效解決的根本缺陷。硅控調(diào)光器是所有電子設備裡最嚴重違反節(jié)能和電力品質(zhì)的怪物。因此，采用硅控調(diào)光LED燈泡只會幫忙散播其惡果至全國各地電力網(wǎng)絡。

噩夢可能會是這樣展開: 一主要城市將其所有的商業(yè)和住宅照明加裝硅控調(diào)光器。在午夜時分，大多數(shù)的辦公大樓、工廠、和家庭將可調(diào)光照明設定成深暗模式。沒人注意到這些燈具在120Hz頻率同時形成突波電流。嚴重電流諧波失真造成噪音，干擾了通訊網(wǎng)路、電視、收音機、電腦和家用電器。有些系統(tǒng)故障了，無法使用。同時，電流突波也傳至發(fā)電廠的渦輪發(fā)電機。發(fā)電機開始振動。發(fā)電廠必須在振動無法控制之前關掉渦輪發(fā)電機。

硅控調(diào)光器對功率因數(shù)的損害，及破壞電源供電品質(zhì)并浪費待機電力的程度，是無以倫比。

硅控調(diào)光器是上個世紀遺留的產(chǎn)物。即使它已經(jīng)存在半個世紀之久，但其破壞功率因數(shù)這項本質(zhì)上的缺陷仍舊無法解決。就像同時代的含鉛汽油一樣，或者是加一點汞到螢光燈裡頭，硅控調(diào)光器給人一種很快克服問題的錯覺。但幾十年過去了，我們現(xiàn)在必須為當初的無知付出沉重的代價。很不幸的，有一些公司可能是不了解，另外有一些公司則是無視于硅控調(diào)光器的缺陷，持續(xù)開發(fā)與硅控調(diào)光器匹配的LED 照明產(chǎn)品。

我們呼吁各電力公司，政府監(jiān)管機構，環(huán)保團體，以及科技團體能深入了解硅控調(diào)光器與硅控調(diào)光燈具的黑暗面。我們建議，硅控調(diào)光器及燈具應受到能源之星相同的規(guī)范，必須在調(diào)光模式中，在功因、效率、和待機模式功耗等方面都達到各種規(guī)范的要求。如果不能達到規(guī)范的要求†，我們希望主管機關能早日宣告硅控調(diào)光器不適用于節(jié)能照明應用上。

註: 其實，任何一位電力電子學專家都可以告訴你，硅控調(diào)光器傷害功率因數(shù)與電流波型的先天缺陷，是無法解決的。

替代硅控調(diào)光器的選擇

那什麼可以取代硅控調(diào)光器呢? 現(xiàn)在有兩種主要的替代方式，一是遙控調(diào)光器，另一個是EZ dimming。

遙控調(diào)光器是利用紅外線或無線電波來傳輸控制訊號，類似電視或冷氣的遙控器。他們主要缺點是成本太高。在天花板或燈具內(nèi)安裝紅外線或無線接收器，其成本必定遠高于一般不可調(diào)光燈具。另外必須克服的是，各品牌的遙控器必須相容。不幸的是，一牽涉到制定業(yè)界公用的標準，各品牌廠商都以自身利益為優(yōu)先，各行其是，很難達成共識。

EZ dimming是新綠科技所發(fā)明的新一代調(diào)光技術。EZ dimming保證是成本最低的解決方案。它整合所有調(diào)光控制功能在一顆可調(diào)光LED驅(qū)動器上。而且EZ dimming燈可以使用原本的墻壁開關，不用重新佈線，不用改造，也不需要額外的硬體設施。

實際上，EZ dimming LED燈平常操作方式就跟不可調(diào)光燈完全一樣。把墻壁開關打開就全亮，把開關關掉就全暗。

如果夜間想調(diào)暗走廊、洗手間、辦公大廳、停車場，或是深夜時調(diào)降公共建筑物，如醫(yī)院、學校、火車和公車站等場所的燈光，將墻壁開關切換一次 (快速關-開墻壁開關的動作)，就可以調(diào)暗燈光至60%亮度。第二次切換可至40%亮度，第三次則到20%亮度，再一次切換就會回到全亮狀態(tài)。

要直接從任一調(diào)光準位跳至全亮，你只要在墻壁開關的關閉狀態(tài)停留超過1.5秒之后再打開，燈就會全亮。若要直接從任一電力準位跳至全暗，只要將墻壁開關切到關閉狀態(tài)。

圖二顯示EZ調(diào)光燈泡在不同調(diào)光準位的電流波形。交流電流波形皆為圓滑曲線，沒有突波。不論在哪一個調(diào)光準位，功因皆維持在0.9以上。

 
圖二 EZ調(diào)光燈泡在不同調(diào)光準位的電流波形

圖三. EZ調(diào)光燈泡的操作方式

零成本調(diào)光方案

其實絕大部分場合，我們只需要對一般照明增加一種簡單的調(diào)光功能。也就是說辦公室、商店、和學校、醫(yī)院等公共建筑，平常只是全開或全關；只有在夜間、下班、 或歇業(yè)時，可以將部分場所的燈光調(diào)降。EZ dimming 的四段調(diào)光，已經(jīng)可以滿足這種基本調(diào)光的需求。情境燈光，檯燈，及其他需要無段式調(diào)光的場所，就請廠商各自發(fā)展遙控或其他調(diào)光方案，但是必須通過功因 、效率、和待機功耗等規(guī)范。

新綠科技EZ dimming LED照明驅(qū)動器，GM6182，在四段調(diào)光中皆有超過0.90的高功因，超過80%的高效率。另外，GM6182不使用洩流電阻或電解電容，也不用重新佈線，不用遙控器，也不需要額外的硬體設施。幾乎是以零實施成本，做到了優(yōu)良的調(diào)光功能。

GM6182亦可相容于紅外線和無線遙控調(diào)光設計。詢問更多訊息，請參考新綠科技網(wǎng)站: //www.green-mark.com 。