無電解電容線性恒流源的利弊——茅于海
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圖六. BP5108連接示意圖
在220V時,當整流后電壓升到104.7V時,第一串40顆LED開始導通(其電壓為134V);當電壓再增加34.89V時,第二串23顆LED開始和第一串LED串聯并導通(其電壓為76V);當電壓再增加25.21V時,第三串23顆LED再串入并導通(其電壓為76V),最后三串LED都以30.8mA的最大電流導通(額定電流為20mA)。因為這時候電流的波形比較接近正弦波,而且和電壓波形同相,所以功率因數可以高達0.968,效率也可以有90.6%。
其詳細的電路圖如圖七所示。圖中前面三個(兩個保護,一個整流橋)是公有的,一個電感和一個電容是為了降低電磁干擾EMI所需的濾波器,因為這個本來是線性恒流源變成開關型了。再加上后面11個電阻,三個電容和三個MOS管,一共22個元器件,而且MOS管需要采用2N60,也是體積大價錢貴的器件。
圖七. BP5108具體電路圖
這種無電解電容線性恒流源值所以要去掉電解電容是因為兩個原因:
電解電容壽命短 其實這是一般人的誤解。當然這種誤解也是從大量的實例中得到的。其主要原因是中國市場上充斥著大量的劣質電解電容,這些電解電容的確壽命很短。但這并不意味著凡是電解電容其壽命就一定短。
電解電容有兩種,一種是液態電解質的,另一種是固態電解質的。液態電解電容壽命比較短,那是因為液體會干枯的原因。所以新的長壽命電解電容就采用固態電解質。而固態電解電容的壽命據稱可以達到23年,遠遠超過了LED的壽命。但是固態電解電容的價錢比較貴。
那么是不是液態的電解電容就不能做到長壽命呢?完全不是這樣,業者都知道日本的紅寶石電解電容的壽命在105℃時可以達到10,000小時,而溫度每降低10度,壽命延長一倍,在85度的環境溫度就可以有4萬小時,在75度就可以有8萬小時,完全可以滿足LED的需要。而其價錢也不是貴到不可接受的程度。而最近紅寶石公司更開發出了壽命更長一倍的小體積LLE系列的電解電容,其105℃時的壽命高達20,000小時,專門供給小體積球泡燈使用。而且國內也已經有廠家可以生產和紅寶石媲美的液態電解電容了。
所以電解電容的壽命本來就不是問題。加上電解電容以后功率因數無法提高
首先讓我們來看一下國家規定:根據中國室內照明LED球泡燈標準的草稿中規定功率因數不得低于0.75,但在照明用LED驅動電源通用規范中規定5W,不要求,5W-25W,一級為>0.85,二級為>0.7,美國能源之星對5W的球泡燈沒有要求,但對于>5W的LED燈具要求PF>0.7 (ANSIC82. 77-2002LM -79-08), 03/22/2010。所以5W以下對功率因數都是沒有要求的。這里也想說幾句公道話。我們國家對15W以下節能燈的功率因數沒有要求,而15W以上才有要求。
其實功率因數還應該要看是容性還是感性的。通常家里和居民區是以感性為主,因為很多白色家電像電冰箱、洗衣機、空調里都有馬達,都是感性負載;甚至像電視機、音響等黑色家電里都有變壓器,也是感性負載。至于日光燈電感鎮流器和節能燈里的電子鎮流器也都是感性負載。而電解電容則是容性負載,二者還可以補償。從這個觀點來看,對于采用電解電容的LED燈具,國家在制定標準時,不但不應該對功率因數加以限制,還應該加以鼓勵和獎勵才對。
不管怎樣,因為LED球泡燈主要是用來取代白熾燈。最常用的白熾燈是40W和60W。按照目前LED的發光效率,5W的LED球泡燈就可以取代40W的白熾燈了。過不了1-2年,5W的球泡燈也可以取代60W的白熾燈,所以對于LED球泡燈,功率因數就根本不是問題。更何況即使采用電解電容,只要對其充電電流加以限制也很容易就能把功率因數提高到0.7以上。
由此可見,不論是壽命還是功率因數,采用電解電容都不是問題。
那么像前面那幾種方法去掉電解電容以后有什么問題和缺點呢,有的:
1. 無電解電容方案會帶來發光的閃爍。我們知道LED只有在有電流流過時才會發光,而從圖三的電流波形圖里可以看出它的發光是以電源頻率的一倍(橋式整流)而間斷的。在中國就是100Hz,在美國就是120Hz。人類可以感受到的最高閃爍頻率是70Hz。這種閃爍,雖然人眼感覺不到,但是不等于對人類沒有危害。
據報道,主要的妨礙就是頭昏,眼睛勞損,而偏頭痛還會增加中風的危險。
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