无电解电容LED光引擎的缺点和问题

　　所以如果就拿LED球泡灯来说，如果要做成光引擎就必须把它的电源板和LED板合成为一块板，可以看出其难度是很大的。　　1．开关电源不适合做光引擎

　　开关电源虽然性能比较好，效率也比较高，但是最大的缺点就是元件数目非常多，要和LED灯板集成在一起有很大难度。有人就曾经试图这样做，其结果是非常拥挤（见图2）

图2 采用开关电源的光引擎板

　　从这张照片可以看出，整个开关电源几乎占据了70%以上的面积，而把LED的空间减到最小。这种结构显然是不可行的，因为它不但减小了LED的发光面积，也挡去一部分光线。而且最大的问题是减小了LED的散热面积。图中看来可能是5个1W的LED。如果要做成9W或10W的球泡灯更是完全不可能实现的了。

2．线性电源可以减少元件数但效率过低

　　为了减少元件数，最简单的方法是改用线性电源，通常线性电源只有5-6个元件，这样就可以大大减小所占用的面积。目前市面上的光引擎大多数都是采用无电解电容的线性恒流源，无电解电容方案是美国ExClara公司于2011年8月提出来的，以后有6-7家公司模仿他们的思路开发出类似的芯片。它的基本原理就是在输入交流电压波形的不同值时接入以不同恒流值驱动的LED串，以得到和交流整流以后半个正弦波形相匹配的电流波形，从而可以得到接近于1的功率因数。这个可以从这种芯片的内部结构图和波形图来理解。图3就是美国Supertex公司的CL8801芯片的内部结构图。

图3.CL8801的内部结构图

图4.电流和电压波形图

　　它的电流和电压波形如图4所示。由图中可以看出，当交流电压上升至某一值时第一串LED导通，继续上升至更高值时第二串导通，以此类推，最后一串导通时间最短，但导通电流最大。从而形成一个接近于电压波形的电流波形，以得到最高的功率因数。但是也带来一系列的缺点和问题（见后面）。　　下面就是几种采用无电解电容线性恒流源的光引擎。

图5 采用无电解电容线性恒流源的光引擎

　　这些都是无电解电容的线性恒流源的方案，达鑫的DS6622采用了一个桥堆一个压敏电阻，3个电阻一个电容和两颗IC（DS6622），一共8个元件，只占据了10%左右的面积。这种光引擎从占用面积来看，是一种可行的方案。然而它的缺点是和所有普通的线性电源一样，按照ExClara给出的数据，当输入市电电压变化+/-10%时，其效率为84%-93%。而且还只允许市电电压变化小于20%范围内和LED电压也必须在设计值的10%范围内，否则效率会变得十分低下。在SU1203的规格书中给出了它的电源效率如图6所示。

图6 SU1203的电源效率和输入电压关系曲线

　　由图中可以看出，在输入电压为200V时，其效率约为96%，而输入电压为245V时其效率约为80%。平均值约为88%，和220V时的效率相当。如果用190V时效率为100%（不可能！），260V时效率为70%，那么平均值为85%。归纳起来这种无电解电容方案的缺点和问题如下：

　　1.效率低下，约为88%左右。

　　2.LED不是直流驱动，而是时通时断，所以LED利用率低，最后一串LED的高脉冲电流也会影响其寿命。　　3.整体发光效率要比有电解电容低15%左右。

　　4.电流波形接近半个正弦波，所以会有100Hz的闪烁。无法用于数码相机照相和安保系统中。

三、电源和灯板合并会引起严重的散热问题

　　采用普通的线性恒流源是不是一种可行的光引擎方案呢？不是如此。虽然它解决了占用空间的问题，但是除了上面已经提到的缺点以外还有一