无电解电容线性恒流源的利弊[1]

　　2012年是LED大规模进入室内和家庭照明的第一年，也是民用LED开始的第一年。作为民用产品对产品的性能、价格、可靠性提出了更为严格的要求。一方面要求LED的发光效率不断提高、价格不断降低。另一方面，对于LED的恒流驱动源也提出了很多要求。在一般人的心目里，LED本身的寿命已经是非常高了，但是实际的寿命却是非常低，往往是由于电源寿命低而引起。而电源的寿命往往取决于电解电容的寿命。因为通常认为电解电容的寿命是很低的。假如恒流源根本就没有电解电容，那么它的寿命就一定可以很高了。更何况拿掉电解电容以后功率因数也就可以得到改善。所以各式各样的无电解电容的恒流源就吸引很多人的关注。

　　一.无电解电容的简单方法

　　去掉电解电容是很容易的事，而且它也是可以工作的。

　　图一. 最简单的无电解电容电路

　　然而这种电路的寿命更短，因为它没有采用恒流的措施所以当输入电压升高或温度升高时，电流就会很快升高，以致很快就会烧毁LED。加电阻限流虽然可以解决一些问题，但是其效率只有52%-73%。是完全无法接受的。

　　所以必须加以恒流，那怕是最简单的恒流二极管。

　　图二. 加上恒流二极管的无电解电容电路和电流波形图

　　然而这个电路也是无法工作的。因为输入是半个正弦波，在低电压时LED是不能启动，虽然电压升高到一定程度时，它可以恒流，这时候电流的波形接近一个矩形波，所以它的功率因数也不能令人满意，因为只有当电流波形和电压波形一样时，功率因数才能等于1。那么能不能开发出一种电路使得它的电流波形尽可能接近于电压波形呢?

　　二.ExClara 的EXC100解决方案

　　美国硅谷的ExClara公司提出了一种方案可以接近地 解决这个问题。因为采用恒流二极管以后，电流只能是平的，所以也就只能用阶梯波来接近正弦波。

　　图三. 用矩形波来近似正弦波和实测图

　　这个看起来很简单的事，真要实现可是一件很复杂的事。为了得到这样的电流波形，就必须依次接通具有不同恒流值的LED串。其EXC100芯片具体框图如图四所示。

　　图四. EXC100的连接框图

　　它首先要测量输入电压，等到输入电压达到一定值以后，开始接通第一串恒流于比较低值的LED;到达更高一些的电压以后就开始在第一串后面再接上第二串LED并恒流于更高的电流;最后等到电压更高以后，再接通第三串LED并恒流于更高值的电流。所以它的内部结构是很复杂的。