无电解电容线性恒流源的利弊——茅于海

时间:2013-11-27来源:网络
了降低成本,最简单的办法就是把内部的高压MOS开关管拿到外面,用分立元件实现。晶丰的BP5108就是采用这种方法(图六)。


图六. BP5108连接示意图

在220V时,当整流后电压升到104.7V时,第一串40颗LED开始导通(其电压为134V);当电压再增加34.89V时,第二串23颗LED开始和第一串LED串联并导通(其电压为76V);当电压再增加25.21V时,第三串23颗LED再串入并导通(其电压为76V),最后三串LED都以30.8mA的最大电流导通(额定电流为20mA)。因为这时候电流的波形比较接近正弦波,而且和电压波形同相,所以功率因数可以高达0.968,效率也可以有90.6%。

其详细的电路图如图七所示。图中前面三个(两个保护,一个整流桥)是公有的,一个电感和一个电容是为了降低电磁干扰EMI所需的滤波器,因为这个本来是线性恒流源变成开关型了。再加上后面11个电阻,三个电容和三个MOS管,一共22个元器件,而且MOS管需要采用2N60,也是体积大价钱贵的器件。


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:

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。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。

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关键词: 电容 线性 恒流源

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