無(wú)電解電容LED照明方案引發(fā)業(yè)界爭(zhēng)議

在大多數(shù)LED應(yīng)用中，對(duì)LED燈的使用壽命影響最大的器件就是去耦電容器。高溫高可靠性的電容器會(huì)顯著增加BOM的成本，因此減少電容的大小是增加電燈壽命及控制BOM成本的一個(gè)重要趨勢(shì)和訴求。Allan Lin表示，Diodes正在研究在未來(lái)的器件中減少電容器的大小。

不僅如此，更有不少?gòu)S商紛紛推出無(wú)電解電容的LED照明方案。創(chuàng)意電子有限公司產(chǎn)品工程師龍金節(jié)介紹，該公司TK5401、IL9910、TK5401均為無(wú)電解電容的驅(qū)動(dòng)方案，主要用于球泡燈，PF值可達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)0.70，外圍元件少，價(jià)格低，長(zhǎng)壽命且節(jié)約空間。隨著時(shí)間的推移，市場(chǎng)上的一些帶有電解電容的驅(qū)動(dòng)電源會(huì)有相繼失效的現(xiàn)象，龍金節(jié)認(rèn)為，無(wú)電解電容的驅(qū)動(dòng)方案是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。

雖然LED是個(gè)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，目前商用80-120lm/w光效已是所有照明產(chǎn)品中最高水平，但仍有60%左右的電能不能轉(zhuǎn)換為光能而轉(zhuǎn)換為熱能。所有LED燈具工作時(shí)是一個(gè)加熱體，使燈具局部形成50—70度甚至85度的高溫區(qū)，會(huì)很快將電解電容的電解液烤蒸發(fā)，1000到3000小時(shí)時(shí)就很快失效。

邢先鋒指出，實(shí)際上傳統(tǒng)日光燈、節(jié)能燈驅(qū)動(dòng)中電解電容也催在同樣問(wèn)題，只是電源壽命與燈管壽命相當(dāng)而沒使矛盾特別突出。他表示，“無(wú)論可靠性還是成本，抑或是可實(shí)現(xiàn)性考量，無(wú)電解電容將是LED照明驅(qū)動(dòng)電源的不二選擇。”

不過(guò)，針對(duì)無(wú)電解電容方案，在業(yè)界有很多其他不同的聲音。

“我們并不認(rèn)為無(wú)電解電容LED照明是LED照明電源的發(fā)展大趨勢(shì)。而且從現(xiàn)狀來(lái)看，技術(shù)方面需要克服的問(wèn)題很多。”Rohm公司在接受本刊采訪時(shí)表示。

Peter B. Green指出，隨著電源需求的增加，如果不采用電解電容，LED驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)會(huì)變得非常昂貴。在低功率水平上，通過(guò)用陶瓷電容取代電解電容可以解決這一問(wèn)題，而在高品質(zhì)光源燈具上，電解電容是難以去除的。

事實(shí)上，如果電解電容質(zhì)量很好，可以達(dá)到105攝氏度的工作溫度和10000小時(shí)額定工作時(shí)間，就沒有必要將電解電容從LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中去除。如果在低溫條件下，這些元件的使用壽命可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)10000小時(shí)，例如，在85度下，一個(gè)額定壽命為10000小時(shí)的元件可以運(yùn)行40000小時(shí)。

“其實(shí)用不用電解，其焦點(diǎn)就是電解的壽命，也就是整個(gè)產(chǎn)品的可靠性。”朱保賚表示，對(duì)于LED電源，擔(dān)心最多的就是某些元件的自然老化，例如電解電容，因?yàn)樗墓ぷ鳒囟群芨?其次就是驅(qū)動(dòng)電源對(duì)于電網(wǎng)波動(dòng)的適應(yīng)性及可靠性，例如雷擊，因?yàn)楹芏喟雽?dǎo)體的元件會(huì)因?yàn)镺ver Stress而失效。電解電容會(huì)存在電解液干涸的可靠性問(wèn)題，但是如果簡(jiǎn)單地去除電解電容就會(huì)降低電源對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的抗干擾能力，也會(huì)帶來(lái)因雷擊失效的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要全面地評(píng)估產(chǎn)品的可靠性。

由無(wú)電解電容帶來(lái)的高紋波電流而導(dǎo)致的低頻閃爍開始越來(lái)越被人注意，有研究者認(rèn)為，低于165Hz的頻閃即便是人眼不易覺察，但這已經(jīng)對(duì)某些人眼造成生理上的不適，幅度大的低頻紋波會(huì)也會(huì)被導(dǎo)致一些數(shù)碼像機(jī)設(shè)備出現(xiàn)差頻閃爍的亮暗柵格。朱保賚認(rèn)為，雖然市場(chǎng)很渴望能有既能解決電容壽命又能保持穩(wěn)定性及可靠性的新方案，但現(xiàn)階段在高品質(zhì)光源燈具上是難以去除電解電容的。

Doug Bailey贊同此觀點(diǎn)。他表示，對(duì)于不需要調(diào)光的應(yīng)用，使用LinkSwitch-PH就可以省去電解電容。PI的單級(jí)PFC/恒流設(shè)計(jì)可以讓設(shè)計(jì)師省去大容量電容，這在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常需要在PFC級(jí)和恒流級(jí)之間使用。對(duì)電容剩下的唯一要求是，在輸出中通過(guò)AC波形的低點(diǎn)(此時(shí)，電壓接近于零)對(duì)LED供電。

“這可以用足夠容量的陶瓷電容、鉭電容或OSCON電容來(lái)替代電解電容，從而消除100Hz或120Hz的閃爍。對(duì)于不太關(guān)注調(diào)光的高溫、高可靠性工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，我強(qiáng)烈建議不采用電解電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。”Doug Bailey強(qiáng)調(diào)。