随着节能减排理念的深入人心和科技的飞速发展，LED灯具凭借其节能、高光效和长寿命的特点，已经完全替代传统光源。然而，这类产品在使用中也暴露出一些亟待解决的问题，其中之一就是关灯微亮，给消费者造成不小困扰。
关灯微亮不仅会影响睡眠质量，而且还可能对一些对环境光线要求较高的场合产生不利影响，例如天文观测和影视拍摄。微亮问题一直是灯具产品客诉占比较高的项目，这可能损害灯具品牌的声誉。因此，探讨微亮的成因和解决方案变得非常必要。
1. 认识LED灯具
在家用照明系统中，市电采用单相三线制入户，包括一条火线（L）、一条零线（N）和一条地线（PE）。LED灯具尽管结构各异，但家用I类灯具通常可以分为三部分：驱动电路、灯板和接地系统。其中，驱动电路输出端与LED灯板连接，而灯板通过紧固螺丝安装在灯具的金属底板上，最终金属底板与市电的地线连接。
驱动电路包括隔离和非隔离两种类型，负责将市电转换为适合的电流电压，以确保LED灯板能正常工作。
LED灯具使用的灯板通常是铝基覆铜板，由三层结构组成：铜箔层（电路层）、绝缘层和铝基层（散热层）。铜箔层通过蚀刻形成特定的电路连接，LED器件贴装在线路焊盘上。绝缘层起到电气隔离作用，由玻璃布、环氧树脂、陶瓷等材料构成。铝基层具有良好的散热能力，可以将LED的热量导出至灯具底板，确保LED在工作中不致过热。
地线是I类灯具的强制性安全要求，这类灯具的防触电保护不仅仅依赖于基本绝缘，还包括附加的安全措施，即易触及的导电部件必须连接到电路的接地线上，确保在基本绝缘失效时不会带电。
2. 关灯关的是什么？
在进一步分析问题之前，我们先来讨论一下“关灯”关的是什么。这个问题搞清楚了，就更容易分析微亮现象，并找出解决办法。
传统的照明线路中，零线与灯具直接相连，火线通过墙壁开关再与灯具相连。墙壁开关接通时，灯具内的驱动电路开始工作并输出恒定电流，LED点亮发光。当墙壁开关断开后，驱动电路失去工作电压而停止工作，LED熄灭。这种通过切断灯具供电来实现关灯的方法称为硬关灯或冷关灯。
如今，越来越多的LED灯具可以通过传感器、遥控器、智能手机、智能音箱等装置进行开关控制。在这种关灯状态下，墙壁开关仍然处于接通状态，灯具保持与市电的连接，只是让驱动器进入待机状态并关闭输出电流，LED随之熄灭。这种通过关闭驱动电路的输出来实现关灯的方法称为软关灯或热关灯。
在实际的照明应用中，硬关灯和软关灯都可能导致LED微亮，但它们产生的原因各有不同。硬关灯产生微亮的原因较为复杂，我们已在之前的文章中进行了详细讨论。以下我们将专注于分析软关灯导致的微亮问题，并介绍一些实用的解决方案，帮助大家解决这一困扰。
3. 软关灯导致微亮的原因分析
下下图是常见的使用软关灯技术的灯具简化电路，市电与输出端为非隔离连接。关机信号可能来自Wi-Fi/蓝牙、RF/IR、人体感应等控制单元。在电路处于待机状态时，驱动器输出端仍然与市电保持电连接，与市地线存在电压差。即使驱动电路是隔离类型，市电也会经过跨接在变压器两端的Y1电容施加到输出端。
另一方面，从铝基板的结构来看，可以认为是一个平板电容的构造，其中绝缘层的材质和厚度决定了基板电容的容量大小。如下图，在PCB布线设计完成后，基板电容被分割成C1、C2……Cn等多个对应于LED器件的单元，其电容量与PCB布线面积以及LED的串并关系有关。常见的吸顶灯的基板电容为数纳法或更大。
因此，LED灯具在软关灯状态下，虽然驱动电路会关闭输出的直流电流，但市电仍然会透过驱动器输出端在铝基板的铜箔与地线之间形成交流压降。由于灯板电容的存在，这意味着会产生一个穿过灯板的微弱的交流漏电通路，而LED器件则串接在这个通路中。
由于LED对电流非常敏感，只要几个微安的电流就能够激发其点亮，因此漏电流的出现必然导致LED微弱发光。当然，在灯具正常点亮时，这个微亮问题往往被掩盖，只是在灯具关闭后，如果交流分量仍然存在，微亮才会被察觉。
以下是一个验证电路，用来给LED施加一个微安级电流，以验证其发光能力。图中，一个LED与一个电容器构成串联电路，在电路两端施加不同的交流电压，记录到的回路电流值为数微安至数十微安，LED均有微亮表现。并且，电容量越大，漏电流也越大，LED的微亮越明显。虽然单个LED发出的光线不多，但可以想象，一个LED阵列的微亮会非常显眼。
下图是LED两端的电压波形，在交流分量的正半周，LED的导通压降约为3.47V，负半周的电压被LED内部的保护二极管钳位在0.8V。这意味着LED只在半个周期内导通，因此实际的微亮是有轻微的抖动感。
根据以上分析和验证可知，由于铝基板的两个金属层之间存在交流电压差，因此会形成一个微弱的漏电流回路，由此引起回路中的LED微亮。
在怀疑灯板漏电时，可以断开地线看看，如果微亮消失了，就可以确认灯具有缺陷。有时候，即使切断地线也没有效果，还要特别检查灯具是否直接安装在接地的金属构件上，或者灯具的安装螺丝是否与建筑物的钢筋接触，以免地线断开不彻底。
4. 软关灯导致微亮的设计优化
从原理上来讲，现场修复微亮灯具的最简单方法就是切断地线，阻断漏电回路即可。但是，这个方法不符合灯具的安全要求，只能用来查找问题，以及作为退货前的临时措施。真正解决问题还要在制造端下功夫，做好灯具设计的优化工作。
在灯具制造端，设计优化的主要手段包括加强法、消耗法、断路法、隔离法和旁路法几种，以下分别说明。
4.1 加强法
加强法就是尽可能消除基板的电容效应，降低通过基板的漏电流，让LED微亮更不容易察觉。减少PCB布线的覆铜面积可以在一定程度上降低基板电容，从而降低漏电流。但是LED对电流实在是太敏感，这个方法很难让LED的发光降低到不易察觉的程度。另外，减少覆铜会降低载流量，也不利于LED散热，需要谨慎操作。
另外，换用耐压强度更高的铝基板可以有效减小基板电容，降低漏电流，但会造成材料成本明显上升，并不是最优的设计选择。
4.2 消耗法
顾名思义，消耗法就是将导致LED微亮的能量消耗掉，避免LED发光。常用的方法是在LED上并联电阻和/或电容器件，在微亮不是很严重的情况，可以收到很好的效果。由于电阻在灯具正常工作时也会消耗功率，所以此方法在大功率灯具上较少采用。另外，此方法需要的电阻数量较多，不利于灯板的设计与生产。
4.3 断路法
断路法就是在关灯后，切断驱动电路与灯板的电连接，让漏电流无法形成回路，避免LED发光。常用MOSFET和继电器两种器件作为切断开关， 其中MOSFET开关需要增加复杂的驱动电路，在某些灯具中的效果也不是很理想，成本也较高。继电器开关的效果非常好，但电路体积大，成本比MOSFET开关还高，并且影响光效或待机功率。
4.4 隔离法
隔离法就是将灯板与灯具地线隔离开，让交流分量无法形成漏电回路，以此避免微亮。通常是在铝基板和灯具外壳之间增加一层硅胶垫等绝缘材料，阻断铝基板通过外壳与地线的电连接，也可以消除漏电流，避免LED微亮。但是，绝缘层必须足够厚才有效果，这无疑会增加灯具成本，也不利于LED散热，因此这个方法也有其局限性。
此外，玻璃纤维材质的FR4基板具有极高的绝缘性能，从结构上也完全消除了基板电容效应，也可以有效避免LED微亮。但是，FR4板材的导热性能稍差，并且成本比多数普通铝基板更高，很难被普遍使用。
4.5 旁路法
旁路法就是在关灯后，建立一个通道，将交流漏电流部分或全部引入地线，避免流过LED而发光。通常是在驱动器输出端与灯具地线之间并联一个旁路电容，对交流漏电流进行分流，当电容的容抗远小于基板电容的容抗时，大部分交流分量就会通过旁路电容对地流动，可以消除LED微亮。
如果驱动电路是隔离类型，更简单的方法是主动将输出端接地，把Y1电容引入的交流分量对地短路，铝基板上就不会形成漏电流，避免了LED微亮。通常的做法是把驱动器输出的“+”极通过安装螺丝与灯具底板连接，与地线形成直接通路。此方法简单可靠，对驱动电路输出的直流分量不会产生影响。也没有成本忧虑。
5. 总结
LED灯具关灯微亮的问题看似虽小，但却给人们的生活带来了诸多不便。然而，通过对灯具结构的优化和电路设计的改进，我们可以有效地解决这一问题。随着技术的不断进步和市场的发展，我们相信未来LED灯具的设计和功能会越来越完善，带来更愉悦和便利的使用体验，从而进一步提升人们的生活质量。
最后，回答几个疑问：
1. 关灯微亮是不是灯具质量问题？是的，不同于硬关灯多数是用户端的问题，软关灯几乎都是灯具设计缺陷导致。
2. 为何缺陷产品可以进入市场销售？主要原因在于产品设计者考虑不周，检验环节忽略了真实的使用环境，没有及时发现缺陷问题。
3. 关灯微亮是LED智能灯具独有的问题吗？不是。实际上除使用Wi-Fi/蓝牙控制的智能灯具以外，所有采用软关机技术的灯具都有可能遇到同样的问题，例如那些配备光控开关、人体感应和遥控器的灯具。
4. 使用墙壁开关控制的普通LED灯泡或者灯具也常见关灯微亮问题，都是漏电流引起的吗？不一定。普通LED灯泡或者灯具更常见的是开关漏电、感应电压、零火线接反、使用单火开关等，并且有些情况和地线无关。
5. 关灯微亮会不会带来安全隐患？不会。虽然此类产品没有完全断电，但在微亮状态下的漏电流极低，相关灯具标准（如IEC60598、GB7000和UL1598等）也没有对这个问题进行规范和要求，因此不会影响产品的安全认证和使用安全。
6. 关灯微亮会不会耗电？不会。关灯微亮的漏电流在微安级别，用电量可以忽略不计。
7. 对灯具寿命有没有影响？没有。LED寿命极长，主要受温度影响，而微亮状态不会产生热量，所以使用寿命不会受到影响。
8. 这个问题能不能现场解决？可以。断开灯具的地线就可以修复，但要注意这并不符合电工法规，除非你特别喜欢这款灯具，否则应该尽快退货。
9. 能不能在灯具制造端彻底解决这个问题？可以。有多种改进电路可以消除该缺陷，从而避免问题的发生。
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