無電解電容LED光引擎的缺點和問題

　　所以如果就拿LED球泡燈來說，如果要做成光引擎就必須把它的電源板和LED板合成為一塊板，可以看出其難度是很大的?！　?strong style="word-break: break-all; ">1．開關電源不適合做光引擎

　　開關電源雖然性能比較好，效率也比較高，但是最大的缺點就是元件數(shù)目非常多，要和LED燈板集成在一起有很大難度。有人就曾經(jīng)試圖這樣做，其結果是非常擁擠（見圖2）

圖2 采用開關電源的光引擎板

　　從這張照片可以看出，整個開關電源幾乎占據(jù)了70%以上的面積，而把LED的空間減到最小。這種結構顯然是不可行的，因為它不但減小了LED的發(fā)光面積，也擋去一部分光線。而且最大的問題是減小了LED的散熱面積。圖中看來可能是5個1W的LED。如果要做成9W或10W的球泡燈更是完全不可能實現(xiàn)的了。

　　2．線性電源可以減少元件數(shù)但效率過低

　　為了減少元件數(shù)，最簡單的方法是改用線性電源，通常線性電源只有5-6個元件，這樣就可以大大減小所占用的面積。目前市面上的光引擎大多數(shù)都是采用無電解電容的線性恒流源，無電解電容方案是美國ExClara公司于2011年8月提出來的，以后有6-7家公司模仿他們的思路開發(fā)出類似的芯片。它的基本原理就是在輸入交流電壓波形的不同值時接入以不同恒流值驅(qū)動的LED串，以得到和交流整流以后半個正弦波形相匹配的電流波形，從而可以得到接近于1的功率因數(shù)。這個可以從這種芯片的內(nèi)部結構圖和波形圖來理解。圖3就是美國Supertex公司的CL8801芯片的內(nèi)部結構圖。

圖3.CL8801的內(nèi)部結構圖

圖4.電流和電壓波形圖

　　它的電流和電壓波形如圖4所示。由圖中可以看出，當交流電壓上升至某一值時第一串LED導通，繼續(xù)上升至更高值時第二串導通，以此類推，最后一串導通時間最短，但導通電流最大。從而形成一個接近于電壓波形的電流波形，以得到最高的功率因數(shù)。但是也帶來一系列的缺點和問題（見后面）?！　∠旅婢褪菐追N采用無電解電容線性恒流源的光引擎。

圖5 采用無電解電容線性恒流源的光引擎

　　這些都是無電解電容的線性恒流源的方案，達鑫的DS6622采用了一個橋堆一個壓敏電阻，3個電阻一個電容和兩顆IC（DS6622），一共8個元件，只占據(jù)了10%左右的面積。這種光引擎從占用面積來看，是一種可行的方案。然而它的缺點是和所有普通的線性電源一樣，按照ExClara給出的數(shù)據(jù)，當輸入市電電壓變化+/-10%時，其效率為84%-93%。而且還只允許市電電壓變化小于20%范圍內(nèi)和LED電壓也必須在設計值的10%范圍內(nèi)，否則效率會變得十分低下。在SU1203的規(guī)格書中給出了它的電源效率如圖6所示。

圖6 SU1203的電源效率和輸入電壓關系曲線

　　由圖中可以看出，在輸入電壓為200V時，其效率約為96%，而輸入電壓為245V時其效率約為80%。平均值約為88%，和220V時的效率相當。如果用190V時效率為100%（不可能！），260V時效率為70%，那么平均值為85%。歸納起來這種無電解電容方案的缺點和問題如下：

　　1.效率低下，約為88%左右。

　　2.LED不是直流驅(qū)動，而是時通時斷，所以LED利用率低，最后一串LED的高脈沖電流也會影響其壽命?！　?.整體發(fā)光效率要比有電解電容低15%左右。

　　4.電流波形接近半個正弦波，所以會有100Hz的閃爍。無法用于數(shù)碼相機照相和安保系統(tǒng)中。

　　三、電源和燈板合并會引起嚴重的散熱問題

　　采用普通的線性恒流源是不是一種可行的光引擎方案呢？不是如此。雖然它解決了占用空間的問題，但是除了上面已經(jīng)提到的缺點以外還有一