无电解电容LED照明方案引发业界争议

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在大多数LED应用中,对LED灯的使用寿命影响最大的器件就是去耦电容器。高温高可靠性的电容器会显着增加BOM的成本,因此减少电容的大小是增加电灯寿命及控制BOM成本的一个重要趋势和诉求。Allan Lin表示,Diodes正在研究在未来的器件中减少电容器的大小。

不仅如此,更有不少厂商纷纷推出无电解电容的LED照明方案。创意电子有限公司产品工程师龙金节介绍,该公司TK5401、IL9910、TK5401均为无电解电容的驱动方案,主要用于球泡灯,PF值可达到欧洲标准0.70,外围元件少,价格低,长寿命且节约空间。随着时间的推移,市场上的一些带有电解电容的驱动电源会有相继失效的现象,龙金节认为,无电解电容的驱动方案是一个必然的发展趋势。

虽然LED是个节能环保产品,目前商用80-120lm/w光效已是所有照明产品中最高水平,但仍有60%左右的电能不能转换为光能而转换为热能。所有LED灯具工作时是一个加热体,使灯具局部形成50—70度甚至85度的高温区,会很快将电解电容的电解液烤蒸发,1000到3000小时时就很快失效。

邢先锋指出,实际上传统日光灯、节能灯驱动中电解电容也催在同样问题,只是电源寿命与灯管寿命相当而没使矛盾特别突出。他表示,“无论可靠性还是成本,抑或是可实现性考量,无电解电容将是LED照明驱动电源的不二选择。”

不过,针对无电解电容方案,在业界有很多其他不同的声音。

“我们并不认为无电解电容LED照明是LED照明电源的发展大趋势。而且从现状来看,技术方面需要克服的问题很多。”Rohm公司在接受本刊采访时表示。

Peter B. Green指出,随着电源需求的增加,如果不采用电解电容,LED驱动器的设计会变得非常昂贵。在低功率水平上,通过用陶瓷电容取代电解电容可以解决这一问题,而在高品质光源灯具上,电解电容是难以去除的。

事实上,如果电解电容质量很好,可以达到105摄氏度的工作温度和10000小时额定工作时间,就没有必要将电解电容从LED驱动设计中去除。如果在低温条件下,这些元件的使用寿命可以远远超过10000小时,例如,在85度下,一个额定寿命为10000小时的元件可以运行40000小时。

“其实用不用电解,其焦点就是电解的寿命,也就是整个产品的可靠性。”朱保赉表示,对于LED电源,担心最多的就是某些元件的自然老化,例如电解电容,因为它的工作温度很高;其次就是驱动电源对于电网波动的适应性及可靠性,例如雷击,因为很多半导体的元件会因为Over Stress而失效。电解电容会存在电解液干涸的可靠性问题,但是如果简单地去除电解电容就会降低电源对电网波动的抗干扰能力,也会带来因雷击失效的风险,因此需要全面地评估产品的可靠性。

由无电解电容带来的高纹波电流而导致的低频闪烁开始越来越被人注意,有研究者认为,低于165Hz的频闪即便是人眼不易觉察,但这已经对某些人眼造成生理上的不适,幅度大的低频纹波会也会被导致一些数码像机设备出现差频闪烁的亮暗栅格。朱保赉认为,虽然市场很渴望能有既能解决电容寿命又能保持稳定性及可靠性的新方案,但现阶段在高品质光源灯具上是难以去除电解电容的。

Doug Bailey赞同此观点。他表示,对于不需要调光的应用,使用LinkSwitch-PH就可以省去电解电容。PI的单级PFC/恒流设计可以让设计师省去大容量电容,这在传统设计中通常需要在PFC级和恒流级之间使用。对电容剩下的唯一要求是,在输出中通过AC波形的低点(此时,电压接近于零)对LED供电。

“这可以用足够容量的陶瓷电容、钽电容或OSCON电容来替代电解电容,从而消除100Hz或120Hz的闪烁。对于不太关注调光的高温、高可靠性工业应用来说,我强烈建议不采用电解电容进行设计。”Doug Bailey强调。