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无电解电容线性恒流源的利弊
  2012-5-28  16:35:29    中国半导体照明网    茅于海  行业分类:其它    浏览
 

　　在一般人的心目里，LED本身的寿命已经是非常高了，但是实际的寿命却是非常低，往往是由于电源寿命低而引起。而电源的寿命往往取决于电解电容的寿命。因为通常认为电解电容的寿命是很低的。假如恒流源根本就没有电解电容，那么它的寿命就一定可以很高了。更何况拿掉电解电容以后功率因数也就可以得到改善。所以各式各样的无电解电容的恒流源就吸引很多人的关注。

 
  

图七. BP5108具体电路图

　　四、无电解电容线性恒流源的得失

　　这种无电解电容线性恒流源值所以要去掉电解电容是因为两个原因：

　　1. 电解电容寿命短 其实这是一般人的误解。当然这种误解也是从大量的实例中得到的。其主要原因是中国市场上充斥着大量的劣质电解电容，这些电解电容的确寿命很短。但这并不意味着凡是电解电容其寿命就一定短。

　　电解电容有两种，一种是液态电解质的，另一种是固态电解质的。液态电解电容寿命比较短，那是因为液体会干枯的原因。所以新的长寿命电解电容就采用固态电解质。而固态电解电容的寿命据称可以达到23年，远远超过了LED的寿命。但是固态电解电容的价钱比较贵。

　　那么是不是液态的电解电容就不能做到长寿命呢?完全不是这样，业者都知道日本的红宝石电解电容的寿命在105℃时可以达到10,000小时，而温度每降低10度，寿命延长一倍，在85度的环境温度就可以有4万小时，在75度就可以有8万小时，完全可以满足LED的需要。而其价钱也不是贵到不可接受的程度。而最近红宝石公司更开发出了寿命更长一倍的小体积LLE系列的电解电容，其105℃时的寿命高达20,000小时，专门供给小体积球泡灯使用。而且国内也已经有厂家可以生产和红宝石媲美的液态电解电容了。

　　所以电解电容的寿命本来就不是问题。

　　2. 加上电解电容以后功率因数无法提高

　　首先让我们来看一下国家规定：根据中国室内照明LED球泡灯标准的草稿中规定功率因数不得低于0.75，但在照明用LED驱动电源通用规范中规定<5W，不要求，5W-25W，一级为>0.85，二级为>0.7，美国能源之星对<5W的球泡灯没有要求，但对于>5W的LED灯具要求PF>0.7 (ANSIC82. 77-2002LM -79-08), 03/22/2010。所以5W以下对功率因数都是没有要求的。这里也想说几句公道话。我们国家对15W以下节能灯的功率因数没有要求，而15W以上才有要求。

　　其实功率因数还应该要看是容性还是感性的。通常家里和居民区是以感性为主，因为很多白色家电像电冰箱、洗衣机、空调里都有马达，都是感性负载;甚至像电视机、音响等黑色家电里都有变压器，也是感性负载。至于日光灯电感镇流器和节能灯里的电子镇流器也都是感性负载。而电解电容则是容性负载，二者还可以补偿。从这个观点来看，对于采用电解电容的LED灯具，国家在制定标准时，不但不应该对功率因数加以限制，还应该加以鼓励和奖励才对。

　　不管怎样，因为LED球泡灯主要是用来取代白炽灯。最常用的白炽灯是40W和60W。按照目前LED的发光效率，5W的LED球泡灯就可以取代40W的白炽灯了。过不了1-2年，5W的球泡灯也可以取代60W的白炽灯，所以对于LED球泡灯，功率因数就根本不是问题。更何况即使采用电解电容，只要对其充电电流加以限制也很容易就能把功率因数提高到0.7以上。

　　由此可见，不论是寿命还是功率因数，采用电解电容都不是问题。

　　那么像前面那几种方法去掉电解电容以后有什么问题和缺点呢，有的：

　　1. 无电解电容方案会带来发光的闪烁。我们知道LED只有在有电流流过时才会发光，而从图三的电流波形图里可以看出它的发光是以电源频率的一倍(桥式整流)而间断的。在中国就是100Hz，在美国就是120Hz。人类可以感受到的最高闪烁频率是70Hz。这种闪烁，虽然人眼感觉不到，但是不等于对人类没有危害。

　　据报道，主要的妨碍就是头昏，眼睛劳损，而偏头痛还会增加中风的危险。

　　另外这种闪烁也会带来闪光效应，在摄影时会出现运动物体的多重影像，这在保安摄像机就有可能丢失重要的画面。国内使用它们的客户就反映过这样的问题。

　　2. 由于LED不是连续导通的，尤其是第三串只在很短时间里导通，而导通时的电流又超过额定值54%以上。这样工作会带来两个问题，一个是LED的利用率不高，会使整灯的光效降低，作者曾经亲自测试了采用同样发光效率和同样数量的的LED，一个采用上述的无电解电容恒流源，另一个采用有电解电容的线性恒流源，其结果前者的整灯光效要比后者低15%以上(都是在没有灯罩的情况下用积分球测试的)。另一个问题是其最大电流超过额定电流54%，虽然是短时间，但累计长时间这样工作，有可能会降低LED的寿命。因为LED规定的最大电流只能是比额定电流高16%-25%而已。

　　3. 由于采用了开关工作，从而使线性恒流源的无电磁干扰的特点丧失殆尽。甚至还要加上电磁干扰滤波器。EXC100的电磁干扰实测结果如图八所示。图中蓝色折线为美国FCC Class B的标准，虽然它的测试结果是能够满足标准的。但是作为线性恒流源本来是应该一点干扰都没有的，也根本不需要去做测试，现在还要去做测试，看是否能够满足标准，这无论如何不能看成是一个优点。

　　另外由于波形失真严重，因而其谐波失真也是比较严重的，如BP5108的谐波就高达25.6%。


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