LED球泡灯内部驱动电源分析

　　随着LED的发展以及节能减排的国际大势，LED灯具及光源向民用市场大规模进军。而作为民用光源里面最为普遍的白炽灯，欧洲已经在2012年禁止白炽灯生产和销售，美洲在2014年也禁止了40W及其以上白炽灯的生产和销售，中国已于2012年10月禁止了100W以上白炽灯的生产和销售，同时将会在 2014年10月1日禁止60W及以上白炽灯的生产和销售，将于2016年10月1日禁止15W及以上白炽灯的生产和销售。

　　在这大势下，作为白炽灯的直接替代光源，LED球泡灯的用量将得到巨大的提升。其品质也会参差不齐。作为LED球泡灯内部不可或缺的驱动电源，其品质很大程度上决定了一个球泡灯的安全与否及品质好坏。

　　驱动电源基本分为非隔离驱动及隔离驱动两大类：

　　一、非隔离驱动

　　非隔离驱动（non­-isolated power）是指在输入端和负载端之间没有通过变压器进行电气隔离，而又直接连接，输入端和负载端共地，因此触摸负载就有触电的危险。目前用得最多的是非 隔离直接降压型驱动。也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后就直接用降压（Buck）电路进行降压和恒流控制，非隔离驱动的优点是成本低、简单、体积 小、效率高。

　　当非隔离驱动应用于球泡灯时，使用铝材（金属）外壳无法做到安全性的标准（输入对外壳要求耐压4KV），故而外壳必须采用绝缘材料加工，通常有 塑料、导热塑料、塑包铝等形式来实现。然而采用导热塑料或者塑包铝的形式又使得LED球泡灯的成本增加，采用塑料加工成的外壳又无法有效的散热。在这样一 个LED竞争激烈的大环境下，很大一部分商家为了追求利润及销售额，无视安全因素制造大量非隔离金属外壳的球泡灯，又或无视产品品质制造大量塑壳球泡灯， 同时灯具的功率往往虚标30%以上。

　　目前球泡灯上应用最多的几种非隔离驱动如下：

　　1.电阻限流式

　　图1.1

　　如图1.1：电阻限流式驱动，仅采用一个桥堆，将50Hz的正弦波交流电变化为100Hz的半正弦波脉动直流电，通过限流电阻来限定LED的平均电流。该驱动方式在电压未达到LED模块（由多个LED串联构成）开启电压前，LED不发光；电压超过LED模块的开启电压后，通过LED的电流逐渐增加，表现形式为I=（U-Uon）/R，经过LED的电流会随着电压的变化而变化。

　　如图1.2所示（绿线表示桥堆输出端电压，红线表示LED电流，蓝线表示电阻R上的电压），LED电流有间断（频率为100Hz），LED电流存在的时候也有大小变化，故而表现为频率为100Hz的频闪现象。

　　如图1.2所示，LED模组串联个数较多（即开启电压需求较高）、限流电阻较小时，LED电流断续时间长，频闪效果明显，但是电阻上消耗的能量较小（红线电流与蓝线电压的积分），即效率相对较高。

　　如图1.3所示，LED模组串联个数较少（即开启电压需求较低）、限流电阻较大时，LED电流断续时间短，频闪效果较不明显，但是电阻上消耗的能量较大，效率相对很低。

　　电阻限流式非隔离驱动，在电网电压不稳定时，球泡灯的功率变化为ΔP=ΔU2/R，因此功率极其不稳定，造成照明亮度变化明显，而且功率随着电压波动的平方变化，使得灯具非常容易长时间在超过标准温度下工作，寿命减短。

　　该驱动方案由于负载主要呈现为阻态，电压过零的时候不存在电流，故而功率因数较高接近1，不过由于限流电阻的存在其效率很差通常只有 30%~65%的效率，但是由于该方案成本非常低廉，导致很多生产商生产该类产品，LED球泡灯的品质很难得到保证，其安全性也难以得到保证。

　　图1.2

　　图1.3

　　2.恒流二极管限流

　　图2.1

　　如图2.1：恒流二极管驱动，采用一个桥堆，将50Hz的正弦波交流电变化为100Hz的半正弦波脉动直流电，通过恒流二极管来限定LED的电 流。该驱动方式在电压未达到LED模块（由多个LED串联构成）开启电压前，LED不发光；电压超过LED模块的开启电压后，通过LED的电流由恒流二极 管限定，表现为恒定电流状态。桥堆后面的电容是平衡效率及功率因数用的。

　　不加桥堆后的电解电容，如图2.2所示（绿线表示桥堆输出端电压，红线表示LED电流，蓝线表示恒流二极管CCD上的电压），LED电流有间断 （频率为100Hz），但是LED电流存在的时候表现为恒流状态，故而表现为频率为100Hz的现象，同样，由于恒流二极管限定了通过的电流，其两端必定 会承载超出LED工作电压的那部分电压，因此效率较低，通常在70%左右，但是其电流基本跟随电压波形，功率因数较高，可较容易做到0.9以上。

加上桥堆后的电解电容，如图2.3所示，LED电流连续且恒定，因此在电容量足够大的前提下该驱动