无电解电容LED光引擎的缺点和问题[2]

　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个不能忽略的缺点，那就是散热问题。虽然不管电源放在哪里，它的热量总归是要通过散热器散到空间，但是当电源和灯板放在一起的时候，电源所消耗的功率会变成热量而直接加到灯板上，就会增加灯板所需散去的热量，这就会增高LED的结温，降低其寿命。而且线性恒流源最大的缺点就是效率极其低下。所以这是一个极为严重的问题。

　　下面举一个例子来说明这个问题。

　　假定一个10W的LED球泡灯，就是说其灯板上有9W的LED。或者说它需要9W的供电。采用无电解电容方案以后它的效率为84%-93%，平均值为88.5%。也就是它在供给8.85W的功率给LED灯板时，本身要消耗11.5%的功率，也就是消耗了1.15W的功率。那么如果这个电源也安装到灯板上去，势必要增加灯板的热量，但是灯板增加了不止11.5%的热量!为什么?

　　因为8.85W的LED并不是这8.85W全部变成了热，而是有一部分变成了光发出去。当前的LED的发光效率在30%左右。假定发光效率为40%，那么有60%的能量都变成了热量，也就是有5.4W的热量需要散发出去。现在又增加了1.15W，变成6.55W。也就是增加了21.3%的热量。虽然本来的散热器也需要把这部分热量散发出去，但是现在把这部分热加到了LED灯板。因为电源是放在灯板的电路面，而电路面要传到散热器需要通过两个绝缘介质，一个是印制板的绝缘介质，另一个是铝基板和散热器之间的绝缘介质，所以电路面的温度和散热器的温度是不同的，而LED是放在铝基板的电路面的。也就是说由于电源放到了电路面就会使铝基板的电路面热量增加了21.3%，这会导致LED的结温也升高21.3%。而结温增加对寿命的影响到底有多大呢?这可以参看Cree公司给出的结温和寿命的曲线(图7)。

　　这个曲线是以光衰至70%作为 寿命的标志，假如原来的LED结温是85度，其70%光衰的寿命是3.1万小时。现在结温升高了21.3%，也就是升高到100度左右，它的寿命就从3.1万小时降低到1.5万小时，也就是降低了16,000小时。所以这种温升对寿命的影响是相当严重的。如果本来声称寿命可以高达3万小时，现在实际的寿命只有1.5万小时。也就是说，这种无电解电容方案的光引擎会严重降低LED的寿命。

　　四、闪烁效应

　　100Hz的闪烁效应可以在采用数码相机照相时很明显地看出来。下面的两幅照片(图8)左边一幅是采用无电解电容LED灯具照的。右边一幅则是采用有电解电容LED灯具照的。

　　五、首尔光引擎的实测结果

　　首尔半导体公司生产了一种光引擎Acrich2，从它的电路图可以看出，它也是采用无电解电容方案的线性电源，其外形图如图9所示，电路图如图10所示。

　　我们实测了它的参数：在220V时，其输入功率为4.489W，总光通量为297.7 lm，发光效率只有66.3 lm/W，显色指数为83.1，功率因数为0.975。可见其光效十分低下。而且随着输入电压的增高，其效率还会进一步降低(见图11a和图11b)。

　　从图11a中可以看出，当输入电压从220V增加到255V时，输入功率增加1.2倍，而输出流明只增加1.1倍。也就是光效会降低1.1倍。根据Acrich2的数据表，它的电源芯片的功率耗散为1W，而输入功率为4.5W，所以它的电源效率只有78%。而且这个1W的功率加到LED铝基板上，肯定会增加铝基板的热量，提高LED结温，从而降低LED的寿命!它的唯一优点是功率因数高，但是由于它的功率小于5W，无论是美国的能源之星或是中国的国家标准都不要求功率因数。所以这个优点也是多余的!

　　六、结论

　　目前几乎市面上所有的LED光引擎都是采用无电解电容的方案，这种方案不仅存在效率低，增加灯板的热量，降低LED的寿命，而且还存在有LED利用率低下，整体光效降低15%，而且还有100Hz的频闪!

　　由此看来要想使LED光引擎能够成为现实的关键技术必须有极高效率的恒流驱动源，有了极高效率的恒流驱动源才有可能把电源放到LED铝基板上去!现有的所有无电解电容方案都不是合适的光引擎方案!

编辑：Cedar