無電解電容LED電源利弊分析

導(dǎo)讀：LED電源的壽命往往取決于電解電容的壽命。因為通常認(rèn)為電解電容的壽命是很低的。假如恒流源根本就沒有電解電容，那么它的壽命就一定可以很高了。更何況拿掉電解電容以后功率因數(shù)也就可以得到改善。所以各式各樣的無電解電容的恒流源就吸引很多人的關(guān)注。

2012年是LED大規(guī)模進(jìn)入室內(nèi)和家庭照明的第一年，也是民用LED開始的第一年。作為民用產(chǎn)品對產(chǎn)品的性能、價格、可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求。一方面要求LED的發(fā)光效率不斷提高、價格不斷降低。另一方面，對于LED的恒流驅(qū)動源也提出了很多要求。在一般人的心目里，LED本身的壽命已經(jīng)是非常高了，但是實(shí)際的壽命卻是非常低，往往是由于電源壽命低而引起。而電源的壽命往往取決于電解電容的壽命。因為通常認(rèn)為電解電容的壽命是很低的。假如恒流源根本就沒有電解電容，那么它的壽命就一定可以很高了。更何況拿掉電解電容以后功率因數(shù)也就可以得到改善。所以各式各樣的無電解電容的恒流源就吸引很多人的關(guān)注。

一.無電解電容的簡單方法

去掉電解電容是很容易的事，而且它也是可以工作的。

圖1、最簡單的無電解電容電路

然而這種電路的壽命更短，因為它沒有采用恒流的措施所以當(dāng)輸入電壓升高或溫度升高時，電流就會很快升高，以致很快就會燒毀LED。加電阻限流雖然可以解決一些問題，但是其效率只有52%-73%。是完全無法接受的。

所以必須加以恒流，那怕是最簡單的恒流二極管。

圖2、加上恒流二極管的無電解電容電路和電流波形圖

然而這個電路也是無法工作的。因為輸入是半個正弦波，在低電壓時LED是不能啟動，雖然電壓升高到一定程度時，它可以恒流，這時候電流的波形接近一個矩形波，所以它的功率因數(shù)也不能令人滿意，因為只有當(dāng)電流波形和電壓波形一樣時，功率因數(shù)才能等于1。那么能不能開發(fā)出一種電路使得它的電流波形盡可能接近于電壓波形呢?

二.ExClara的EXC100解決方案

美國硅谷的ExClara公司提出了一種方案可以接近地解決這個問題。因為采用恒流二極管以后，電流只能是平的，所以也就只能用階梯波來接近正弦波。

圖3、用矩形波來近似正弦波和實(shí)測圖

這個看起來很簡單的事，真要實(shí)現(xiàn)可是一件很復(fù)雜的事。為了得到這樣的電流波形，就必須依次接通具有不同恒流值的LED串。其EXC100芯片具體框圖如圖四所示。

圖4、EXC100的連接框圖

它首先要測量輸入電壓，等到輸入電壓達(dá)到一定值以后，開始接通第一串恒流于比較低值的LED;到達(dá)更高一些的電壓以后就開始在第一串后面再接上第二串LED并恒流于更高的電流;最后等到電壓更高以后，再接通第三串LED并恒流于更高值的電流。所以它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。

后來美國的Supertex公司也開發(fā)了一個可接通4串LED的CL8801。采用4串以后PF可以達(dá)到0.98，諧波失真也可以小于20%。它的框圖如圖五所示。

圖5、CL8801的框圖

其實(shí)這里面還沒有畫出測量輸入電壓的電路，這個電路測量輸入電壓并將其和幾個設(shè)定好了的四個值逐一比較，并依次接通開關(guān)1、2、3、4。而這些開關(guān)都必須是耐高壓的MOS管。所以整個芯片都必須采用高壓工藝來制作。其成本是很高的。EXC100的售價約為10元人民幣。

臺灣的AIC公司也做了類似的產(chǎn)品。

還有韓國、日本等很多公司也都有類似的產(chǎn)品，看來這種產(chǎn)品好像很受歡迎，就是成本比較高。

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