2)调光器及其原理
调光器一般都按照预先设定的调光曲线进行工作。所谓调光曲线，就是调光过程中灯光亮度变化与调光器的控制电压的关系曲线。常用的调光曲线有线性曲线、S形曲线、平方曲线和立方曲线等。高精度的调光器还允许用户根据实际需要自定义调光曲线，以满足特殊灯光效果的需求。
线性调光可以很容易地实现控制电压与光输出的比例变化，但是很多灯具并不能在全范围实现调光，而且灯具的输入功率与输出亮度之间一般都没有完全的线性关系。平方曲线和立方曲线更适合人眼的特点，在低电压端，灯具输出亮度变化缓慢，调光精度更高，受到影剧院照明设计者的青睐。另外，灯具开启之初往往需要一定的预热时间，平方曲线和立方曲线可以很好地实现这种变化。S形曲线也易被接受，它除了具有平方曲线和立方曲线的一些特点之外，在高亮度范围内也可以实现精确的照明控制，从而扩大了精确调光的范围。目前，大多数调光电路用线性的锯齿波与直流控制信号进行比较，实现移相触发。通过控制导通角与控制电压成比例的改变，来控制电压变化。这样形成的调光曲线呈S形。S形调光曲线把可利用的调光范围达到5%~95%，从而使灯具的亮度基本上可依靠调光台的输出线性变化。
调光控制比较复杂，不同的光源其发光机理和电气特性各不相同，因而必须根据不同光源附加一些控制部件，才能对灯进行调光。按照光源的负载特性可以分为电阻性、电容性和电感性三种。调光器的发展从最初的机械式、电阻式的非电子调光，到后来的可控硅(晶闸管)晶体管元件构成的电子调光，现在已进入电力电子器件与微处理器组合的数字调光时代。
(1)非电子调光
现在大部分调光都可以通过电子元件实现，但仍然有一些调光使用了其他一些方法。
通常，“非电子冶调光泛指诸如晶闸管和晶体管等功率电子元件没有被用来调光的任意一种方法。另外，由于灯具本身就是一种电子产品，因此，非电子调光包括机械式遮光器、电阻调光器、电抗调光器和变压器调光器的方法。
机械式遮光器
弧光灯(或放电灯)不适合调光，或者至多能被调至光输出的50%左右。然而，紧凑型结构的金属卤化物弧光灯，被广泛应用在娱乐方面，这种情形下的灯光一般都需要具有良好的全范围调光性能。实际调光方法是直接对光线进行调制，包括：
a.连续变化的滤光器。可以由胶片组成，胶片的一端透明，随着长度的增加逐渐增加颜色密度，由灰变黑。
b.具有同等反射调光等级的移动式反射镜。
c.在投射杆上使用的可变光阑，剪刀式或软百叶帘式遮光器。
机械式调光器在改变灯光亮度的同时不会影响色温的变化，很适合气体放电光源应用场合，还可频繁地实现有光和无光等的变化。但是，系统的结构相比而言比较复杂，经济性不高。
电阻调光器
这是最初被应用的照明控制调光器，直到20世纪70年代依然还在生产。原理很简单，就是串联在负载回路的电阻随负载电流的变化而变化，改变电阻值即可实现调光。
电阻调光器有两个缺点：一是发热损耗，导致能量浪费，通常最大热损耗集中在全负载运行时的30%左右；二是调光器是特殊的负载，一个1000W调光器只适合于一个1000W的灯负载。为了确保可见光消光和连续控制，其本身的电阻值应为满载运行下灯电阻值的3倍。实际上，在额定值的依30%左右，就可以使用电阻调光器；但是，当应用于额定值之外的其他情况时，调光器可能会给出一种不同的调光曲线。
电抗器调光器
在交流电路中可以通过变化的电抗来调节电流大小，实现调光。例如，由可变气隙的磁路可以获得可变电感。该方式比可变电阻具有能量损失少的优点，但是设备的机械结构使其成本较高。
电抗器的变体“饱和电抗器冶因为其本身没有移动部分且适合远程控制，因而被广泛应用。与交流供电灯具串联的铁心线圈具有一定的感抗，能减小灯具电流，从而降低灯的亮度。调整流过控制线圈的直流电流即可改变感抗，实现调光。具负载与电抗器串联，在电感器上有3个绕组。2个主绕组串联，但是缠绕方向相反。这种排列保证了它们作为感性阻抗时不会由于变压器的动作在第3个绕组上产生电压。第3个绕组被连接在可变直流电源上。不加电流控制，主电路由于电感器的存在会经历一个全阻抗期，随着直流电流的增加，铁心饱和，当完全饱和时，主线圈停止提供感性阻抗。
饱和电抗器是远程调光控制中一种有效和比较便宜的方法。全饱和时，由于绕组电阻的存在，设备仍会有5%左右的压降。它比电阻调光器对负载的依赖性小；轻载时响应慢，不可能总是使光由暗变无。
变压器调光器
利用自耦变压器来改变电光源的交流供电电压实现调光。通过改变跨接在电源的铁心线圈的输出匝数来改变电压。它的优点是输出为正弦波，不会引入谐波，调光功率范围可做得较大，缺点是体积大，质量重，比其他电子代替品昂贵而且应用有限。
变压器调光器在简单的礼堂照明控制中仍在应用，也被广泛应用在大功率电压调节系统中，在此灯具仅是部分负载。人工操作的小型低功率模块被用于一些实验室和控制室的照明，以降低谐波干扰。在晶闸管问世以前，自耦变压器调光使剧院专业照明控制达到了顶点。
(2)电子调光
伴随晶闸管元件的成熟和价格的降低以及调光鲁棒性的提高，电子调光迅速发展。
晶闸管与三端双向可控硅调光器
这种调光器需要在正弦波过零之后在预设点触发门极的电路，称为“相控冶或“相切冶。
通过控制可控硅的导通角，将电网输入的正弦波电压斩掉一部分，以降低输出电压的平均值，控制灯具供电电压，从而实现调光。可控硅调光对照明系统的电压调节速度快，调光精度高，调光参数可以分时段实时调整。
消费者应用的调光器是以三端双向可控硅为基础的，因为这可以减少元件的数目。而娱乐应用或长寿命永久安装的专业调光器通常使用双向晶闸管，因为晶闸管本身具有更强的鲁棒性，而且它能更好地承受强大的瞬间峰值电流和由钨丝灯灯丝损坏引起的高电流。
纯电阻负载的调光器可以使用简单的触发电路向三端双向可控硅仅提供触发脉冲即可。电磁变压器或电磁镇流器负载的调光器必须有复杂的触发电路。大部分专业调光器使用复杂触发器，以确保它们可以控制所有正常类型的负载，包括那些可能不能提供足够触发电流的小功率灯具。
这种调光器电路主要由电子元件组成，相对来说体积小、设备质量轻、成本低，而且可受计算机控制，可实现的功能多，调光功率控制范围宽，是目前应用最为广泛的一种调光器。
由于可控硅调光工作在斩波方式下，电压无法实现正弦波输出，因此产生大量谐波，对电网造成谐波污染，危害极大，尤其不能用于有电容补偿的电路中。
晶体管调光器
晶体管相比晶闸管而言是精密元件，可以做成更好的调光器。它可以消除许多晶闸管波形上升时产生的问题而且有快速的上升时间。晶体管可被用来实现后沿功率控制以代替晶闸管的前沿控制。晶闸管工作于雪崩原则下，而晶体管工作于比例控制原则下，这意味着可使输入电压的正弦波从0开始，然后在需要时关断，但是，为避免突然关断，要对关断曲线进行整形。换言之，如果关断曲线足够平滑，就没有引入抑制电抗的必要了。
与晶闸管调光器不同，晶体管调光器对容性负载并不敏感。然而，许多晶体管调光器并不适合常规的变压器负载(感性)。晶体管在主频工作时没有电抗且关断波形是圆滑的，所以在本质上是没有可闻噪声的。良好的静音性能使得晶体管调光器的应用范围非常广泛，从消费者市场到专业的影音播放室都可以应用。
正弦波调光器
电子调光器面临的最大问题是谐波干扰。澳大利亚邦奇电子公司开发了一种称为正弦波电压变换器(SVC)的调光器，简称正弦波调光器。SVC调光器是新一代的调光设备，其输出的是标准的正弦波，不是被切削的正弦波，是通过减少正弦波的振幅来调整电压，并保持完整的正弦波波形，不会造成波形畸变，不再有大量的谐波输出，而且保持频率不变。经过放大器提供需要的输出电压，就像可调控输出电压有效值的变压器，不会对电网造成污染，能量转换效率可达96%。这种设备可以利用斩波电路制成，其可变输出可以通过脉冲宽度调制(PWM)来获得。
SVC调光器可调节各类灯光包括带有功率因数校正电容器的充气灯，或带有电感、电容性的各类灯源。用SVC调光时，灯具关断的时间比相控调光器短得多，从而降低了对灯具寿命的影响。
SVC调光器采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关元件，可随开随关。
正是大功率IGBT助推了PWM技术实现正弦波调光。PWM技术的理论基础是面积等效原理，就是把脉冲宽度变成等面积的脉冲高度。将正弦波分成N等份，在每一份上利用IGBT开关元件只导通部分角度，通过面积等效原理将这一导通的窄脉冲变成等宽而不等高的面积相同的脉冲，从而改变幅值的大小。N等份变换后的脉冲形成了一条阶梯状的幅值降低的近似正弦波形，如果N取得足够大，并且将输出波形经过滤波处理，那么得到的结果将是光滑的正弦波形。
虽然SVC调光器有许多优点，但是它的控制设备复杂，IGBT的热损耗较大，价格较高。
当然，随着技术的进步和产品的批量生产，SVC调光器将会发挥其优势并引导潮流。
3)调光应用
(1)白炽灯调光
白炽灯调光是极其方便的，主要是通过改变光源的平均电压进行调光。早期的电阻器、变压器调光能源浪费大，成本高。现在大多采用晶闸管或晶体管进行前沿相控或后沿相控调光。前沿相控调光器主要适用于纯电阻性负载和略微呈感性的负载，而后沿相控调光器主要适用于容性负载。在相角调节过程中两种调光器都有浪涌电流存在，破坏了电网的供电质量，产生了严重的电磁干扰，但是后沿相控调光由于输出电压变化不存在向上的突变，所以最大限度地降低了浪涌电流和电磁干扰。
无论是前沿相控还是后沿相控，它们的调压方式都是通过切割主电源的正弦波来调节输出电压的大小进行调光，这种调光器对负载的兼容性较差，而且这种调压方式会带来高次谐波，干扰电网和电子设备，有一定的危害性。目前使用的可控硅调光器中，大多采用大的铁心电感线圈(Choke)来扼制高频干扰。
用于白炽灯的调光器。其工作原理为：当电路接通后RL、Rp、R2向电容C2充电，只要电容C2上的充电电压高于双向二极管击穿电压，电容C2便通过限流电阻(51Ω)、双向二极管VD1向晶闸管VD2控制极放电，触发双向晶闸管导通。
改变电位器RP的阻值可改变向电容C2的充电速度，也就改变了双向晶闸管的导通角，从而改变白炽灯的亮度。由于双向二极管在正、反向电压下均能工作，所以双向二极管触发电路在交流点的正、负两个半周都能工作。
(2)荧光灯调光
荧光灯的基本特性
家庭和工业照明用的荧光灯是一种低压汞蒸气放电灯。与其他一些气体放电灯一样，荧光灯具有负阻特性。
当施加于灯管两端的电压低于触发电压Ustrike时，灯呈现高阻关断状态，没有电流通过灯管。一旦外加电压达到灯触发电压，灯管导通，其两端的电压迅速降低，电流增大，呈现负阻特性。由于镇流器(或电子镇流器中与灯管相串联的扼流圈电感器)的限流作用，使灯电流基本稳定在额定值上，灯管导通电压Uon也基本不再变化。
在荧光灯进入稳态工作后，可以等效为两个背靠背的稳压二极管与一个电阻相串联。在交变电压下，不论是正半周还是负半周，荧光灯都能够导通。如果灯管上的电压低于其导通电压Uon，荧光灯会熄灭。
荧光灯电子调光的基本方法
传统白炽灯调光方法并不适合于荧光灯。荧光灯若采用传统笨重的电感式镇流器，要求附加调光功能是十分困难的。基于控制集成电路(IC)的电子镇流器，为荧光灯调光提供了可能性。
荧光灯的调光方案主要有以下两种：
a.电压控制频率调制：所谓荧光灯调光，实际上是调节灯功率，为使荧光灯正常工作，在稳态条件下的灯电压不可低于灯管的导通电压阈值Uon。因此，欲改变灯功率(P=IV)，依靠改变灯电压是不合实际的，可行的方案是改变灯电流。在电子镇流器负载LC网络中，扼流圈电感器LRES与灯管是串联在一起的。由于谐振电感器的阻抗是频率的函数(ZL=2πfL)，当频率增加时，电感器阻抗增加，灯电流减小，灯功率降低，灯光则变暗。可调光荧光灯电子镇流器的控制IC一般都内置一个电压控制振荡器(VCO)，改变VCO的电压，则可以改变振荡器频率，从而实现调光目的。荧光灯的工作功率不可超过额定值，镇流器在最低频率上的输出功率被标度为100%的调光电平。镇流器在最高频率上的输出功率则最小(如满功率的1%)。在荧光灯亮度最大时，应恰好在额定功率电平上。如果荧光灯在额定功率以上的电平上工作，会影响灯寿命，甚至会被烧毁。
