无电解电容线性恒流源的利弊(改 正版).pdf

无电解电容线性恒流源的利弊茅于海解电容线性恒流源的茅于海去掉电解电容可以工作吗？• 不用电解电容当然会亮 • 但是因为这时候电源的 内阻很低，相当于用恒 压电源给LED供电 • LED的寿命就会很短不用电解电容当然会亮 但是因为这时候电源的 内阻很低，相当于用恒 压电源给LED供电 的寿命就会很短为什么用恒压电源供电会 降低LEDLEDLEDLED的寿命？• LED伏安特性具有负 温度系数（-4mV/ ℃) • 温度增加曲线左移 • 恒压源供电电流增加 • 电流增加结温升高 • 形成恶性循环 • 最后LED损坏恒流源恒压源Tj • LED伏安特性具有负 温度系数（ • 温度增加曲线左移 • 恒压源供电电流增加 • 电流增加结温升高 • 形成恶性循环 • 最后LED损坏Tj采用串联电阻限流能行吗？• 有人采用串联电阻限流方法 • 电阻限流只能减小LED电流随温度升高而加大， 电流不能完全不变 • 要求电流变化小，电阻就要大，功耗也越大 • 采用电阻限流以后效率只有52%-73%，无法接受I1I2I3VIRTj有人采用串联电阻限流方法 电阻限流只能减小LED电流随温度升高而加大， 电流不能完全不变I1I2I3Tj必须采用恒流二极管来恒流• 由于LED伏安特性具有一定的门限电压，其电流 波形变成矩形波 • 电流和电压波形相差太大，谐波系数和功率因数 就很坏LED伏安特性具有一定的门限电压，其电流 波形变成矩形波用阶梯波近似正弦波• 为改善功率因数，采用阶梯波来近似正弦波 • 这是美国ExClara公司的技术为改善功率因数，采用阶梯波来近似正弦波美国ExClaraExClaraExClaraExClara公司的解决方案• ExClara公司的EXC100芯片实现了3个阶梯 • 把一个LED串分为三段，依次串入而导通 • 每次采用不同的恒流值，以得到阶梯波ExClara公司的EXC100芯片实现了美国Supertex的CL8801• 美国Supertex的8801分为4串LED • 其波形可以更加接近正弦波Supertex的8801分为4串LEDEXC100的实际波形和特性• EXC100的实际电流波形 • 第一串LED的导通就是这个波形；第二串LED开始导通 晚，结束早；最后一串LED只是在脉冲的尖峰时导通 • 其功率因数PF可以达到0.912-0.976之间 • 效率可以达到84%-93%之间 • 输出功率在9.5-11.2W之间EXC100的实际电流波形 第一串LED的导通就是这个波形；第二串LED 晚，结束早；最后一串LED只是在脉冲的尖峰时导通其他公司的类似产品• 台湾的AIC公司推出了AIC6600 • 韩国和日本也都有类似的产品台湾的AIC公司推出了AIC6600EXC100EXC100EXC100EXC100等类似产品的售价• EXC100在中国的售价高达10元人民币 • 其主要原因是内部有3个开关 • 这3个开关必须是高压MOS管 • 所以整个芯片必须采用几百伏的高压集成 电路工艺 • 因此大大提高了芯片的成本 • 降低成本的主要方法就是把高压开关管拿 出芯片，采用外置高压MOS管的方法EXC100在中国的售价高达10元人民币 其主要原因是内部有3个开关 个开关必须是高压MOS管 所以整个芯片必须采用几百伏的高压集成 电路工艺 因此大大提高了芯片的成本 降低成本的主要方法就是把高压开关管拿晶丰的BP5801•晶丰的BP5801就是一种把高压MOS管外置的芯片 •整流电压升到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）。

•功率因数可以高达0.968，效率也可以有90.6% BP5801就是一种把高压MOS管外置的芯片 时，第一串开始导通（其电压为BP5801BP5801BP5801BP5801的具体电路图•一共有一个保险一个过压保护，一个整流桥，一个滤波电感，4个电容，11个电 阻三个MOS管2N60，共22个元器件•虽然MOS管外置可以降低芯片成本，但外置MOS管也不便宜，整体成本差不多无电解电容线性恒流源的优点• 没有电解电容 • 功率因数高这两个是优点吗？• 没有电解电容 • 功率因数高这两个是优点吗？电解电容的寿命（1 1 1 1）• 现在公认电解电容的寿命短，是制约LED灯 具寿命的主要因素 • 这是由于目前国内充斥着劣质低寿命的电 解电容而得出的错误结论 • 高质量长寿命的液态电解电容寿命比LED要 高 • 日本红宝石的电解电容寿命为1万小时 （105℃） • 最新的LLE系列寿命为2万小时（105℃）现在公认电解电容的寿命短，是制约 具寿命的主要因素 这是由于目前国内充斥着劣质低寿命的电 解电容而得出的错误结论 高质量长寿命的液态电解电容寿命比日本红宝石的电解电容寿命为1万小时 ℃）电解电容的寿命（2 2 2 2）•通常电解电容的寿命和它所处的环境温度有关 •温度每降低10度，寿命提高一倍 •以105℃1万小时的日本红宝石电解电容为例，95度为2万小时，85 度为4万小时，75度为8万小时，已经远远超过LED通常的5万小时 寿命 •实际上LED灯具内部环境温度应当低于45度，否则LED的寿命就会 缩短 •如果灯具内部环境温度为45度，那么采用105℃寿命为1000小时的 普通电解电容，它的寿命就可以达到6万4千小时，也可以满足要求 •最近日本红宝石公司研发出小体积LLE系列寿命可达20,000小时 •国内有些企业也已经生产出高质量长寿命的电解电容64,000hrs32,000hrs16,000hrs8,000hrs4,000hrs2,000hrs1,000hrs80,000hrs40,000hrs20,000hrs10,000hrs45℃55℃65℃75℃85℃95℃105℃通常电解电容的寿命和它所处的环境温度有关 温度每降低10度，寿命提高一倍 万小时的日本红宝石电解电容为例，95度为2万小时， 万小时，75度为8万小时，已经远远超过LED通常的LED灯具内部环境温度应当低于45度，否则LED的寿命就会如果灯具内部环境温度为45度，那么采用105℃寿命为1000 普通电解电容，它的寿命就可以达到6万4千小时，也可以满足要求 最近日本红宝石公司研发出小体积LLE系列寿命可达20,000 国内有些企业也已经生产出高质量长寿命的电解电容55℃65℃75℃85℃℃LED寿命和环境温度的关系上图为LED寿命和结温的关系，而LED的结温和泡壳内的环境温度 还差3个热阻，一个是LED的结到焊点的热阻θjc，一个是铝基板的 热阻θpl，还有一个是铝基板到泡壳空气的热阻θla。

通常泡壳内温 度至少要比结温低20度，结温如果是65度，泡壳内温度应当是45度电解电容的作用（1 1 1 1）• 电解电容最大的作用就是把交流电通过电 容的储能变换成直流电 • LED就是需要直流供电 • 如果拿掉电解电容，LED就会以电源频率的 一倍（全波整流）而闪烁 • 中国为100Hz，美国为120Hz • 虽然人眼看不出100Hz的闪烁，但是医学证 明仍然对人眼和人脑的健康有妨碍 • 在保安用的照相机、摄像机就可能遗漏重 要图像电解电容最大的作用就是把交流电通过电 容的储能变换成直流电 就是需要直流供电 如果拿掉电解电容，LED就会以电源频率的 一倍（全波整流）而闪烁 中国为100Hz，美国为120Hz 虽然人眼看不出100Hz的闪烁，但是医学证 明仍然对人眼和人脑的健康有妨碍电解电容的作用（2 2 2 2）• 由于LED变成脉冲供电，尽管其平均值相当 于直流，但是存在几个问题 • 其峰值电流大大超过LED允许值，会影响 LED的寿命，尤其是第三串 • 电流和亮度之间有非线性关系，即使其平 均值相同，其亮度仍然达不到直流供电值 • 各串LED都有不发光时间，尤其第三串 • 所以LED的利用率不高 • 实测结果为整灯光效降低15%以上LED变成脉冲供电，尽管其平均值相当 于直流，但是存在几个问题 其峰值电流大大超过LED允许值，会影响 的寿命，尤其是第三串 电流和亮度之间有非线性关系，即使其平 均值相同，其亮度仍然达不到直流供电值 LED都有不发光时间，尤其第三串 LED的利用率不高功率因数有那么重要吗？• 按照美国能源之星规定5W要求PF>0.7 • 中国具有相同要求 • 奇怪的是过去荧光灯采用电感镇流器。

功 率因数很差（0.5左右），国家规定从来就 不要求达到规定PF值 • 现在大力推广节能灯，也只规定了15W以 上才要求功率因数 • 只有对LED提出了功率因数的严格要求按照美国能源之星规定5W要求PF>0.7 中国具有相同要求 奇怪的是过去荧光灯采用电感镇流器功 率因数很差（0.5左右），国家规定从来就 不要求达到规定PF值 现在大力推广节能灯，也只规定了15W 上才要求功率因数政府对低功率因素的LED灯具 应当加以奖励！• 功率因数有两种，一种是感性负载，一种是容性负载 • 但是所有对功率因数的要求中，从来不提是感性负载还是 容性负载 • 目前基本上差不多所有的家电都是感性负载，例如电冰箱、 空调、洗衣机（内部都有马达），甚至电视机，音响（都 有变压器）也都是感性负载除了变频空调外） • 目前电业局都需要在电力变压器用大电容来加以补偿 • LED灯具如果采用电解电容则是容性负载 • 容性负载对于感性负载具有补偿作用 • 采用电解电容的LED灯具，PF越差其补偿效果越好， • 所以应该对低功率因数的带电解电容LED灯具加以奖励才 对！功率因数有两种，一种是感性负载，一种是容性负载 但是所有对功率因数的要求中，从来不提是感性负载还是 容性负载 目前基本上差不多所有的家电都是感性负载，例如电冰箱、 空调、洗衣机（内部都有马达），甚至电视机，音响（都 有变压器）也都是感性负载。

除了变频空调外） 目前电业局都需要在电力变压器用大电容来加以补偿 灯具如果采用电解电容则是容性负载 容性负载对于感性负载具有补偿作用 采用电解电容的LED灯具，PF越差其补偿效果越好，采用电解电容也可以PF>0.7• 如果不管是否容性负载，一定要求PF>0.7 • 在使用电解电容的情况下 • 只要增加几个元器件对充电电流加以限制 也可以实现PF>0.7如果不管是否容性负载，一定要求PF>0.7 在使用电解电容的情况下 只要增加几个元器件对充电电流加以限制 也可以实现PF>0.7谢谢大家！谢谢大家！。