现在单只LED出厂说明书,除了标注光效每瓦流明指标之外,还有很诱人的长寿命,光衰万分之三十之前有数万到十多万小时的长寿命。但实际上有的LED灯运行没几天就不亮了,有的LED路灯在一阵雷雨之后,全线路灯都不亮了。王希天强调电源可靠性非常重要,可用“木桶原理”进行说明。电解电容是可靠性最短的木条!如果要提高LED灯泡的可靠性,必须痛下决心抽掉最不可靠的短板,这就是当前LED灯产业界普遍渴望“无电解电容的LED电源适配器”技术支持的原因。
王希天表示,最近注意到韩国首尔半导体宣传推出一种“交流LED”,据说是不用电解电容的,可惜至今未拿到样品,无法证明是否真的无电解电容。另外,不少IC公司推出一个IC伺候数只功率不太大的LED方案,也不需任何元件,自然不需要电解电容了。还有一些企业正在努力攻关中、大功率LED灯电源适配器,也宣称不用电解电容,正接受大批量订单。
纵电力电子学而言,电解电容只不过是贮存峰值电荷,以备随后短时放出贮存电荷的。于是联想到电感也可以贮能,中国核聚变设备需贮存非常大的能量,同时运用了“超导电感贮能”为主,“电容贮能”为辅的搭配。电力电子学的两种基础方案,即升压有优异效果的“波斯特”(Boost)和降压有优势的“巴克”(BUCK),都以高频电感为贮能核心,辅以电解电容作平滑纹波。王希天认为如果用电力电子学技术手段可以实现足够小的纹波,那么不用电解电容来平滑纹波是可望可及的事了。
限于各企业的专利,王希天眼中的“无电解电容”高可靠性LED电源适配器的方案如下:
(1)多相整流输出直流包络线为低纹波且不过零的方案。
(2)多相整流高频的频率尽量高(受限于肖氏二极管时延和同步整流场效应管开关时延),则上述输出直流包络线愈平滑,不必用电解电容。
(3)单相交流电整流,与其交流电源同频但相位移九十度的交流电整流合成波纹也不过零,用非电解质小电容即可平滑纹波。
(4)单相交流电用开关管整流(而不是用二极管整梳)的电路中注入交流三次谐波也有明显降低纹波的效果。
(5)用互感器反相抵消高频纹波已可工程实用。特别适合于大电流负载应用。
(6)上述(5)如负载电流不太大,对纹波要求又很严格时,不妨后面搭配低压差电子滤波器,从原理上讲可以满足任何对纹波敏感的用户,但成本较高,效率也受影响。
(7)电力电子负反馈技术可降低纹波。
(8)上述(7)配合单片机产生大小相同方向相反的纹波的“数字化主动抵消纹波”方案是很有前景的方案之一。
(9)发挥LED的电-光响应是纳秒(ns)级的优势,利用人眼视网膜的延迟特性,在短于0、1毫秒(不低于10KHz)之内用类似梳齿那样的脉冲来驱动LED发光,人眼看不出光的断续,即LED灯光闪烁。这是比直流LED灯进一步大幅度节电的方案,有不少单位正在努力攻关之中,这也是不需要电解电容的方案之一。
(10)两只LED反向并联用交频恒流交流电点灯,每只LED灯单灯工作高频半波发光,休息半波不发光也不发热,今后LED大幅度降价之后,才是可以低成本实施方案。