在現(xiàn)代照明系統(tǒng)中,尤其是智能照明領(lǐng)域,整機(jī)的能效指標(biāo)很大程度上取決于LED光源的發(fā)光效率以及整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量。二極管作為基礎(chǔ)卻至關(guān)重要的元器件,其性能直接影響整流轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性、功率損耗、熱管理表現(xiàn)等許多重要功能。

一、二極管在LED驅(qū)動(dòng)中的功能角色解析

LED是一種直流工作器件，但大多數(shù)市電或工業(yè)輸入為交流電，因此整流是基礎(chǔ)步驟。整流電路通常使用二極管構(gòu)建為單相或橋式結(jié)構(gòu)，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為單向的脈動(dòng)直流信號(hào)。為降低電流脈動(dòng)和供電干擾，通常后端還配有濾波和穩(wěn)壓模塊。

在這個(gè)過程中，二極管的性能指標(biāo)至關(guān)重要：

- 正向?qū)▔航担╒F）

- 反向恢復(fù)時(shí)間（trr）

- 反向漏電流（IR）

- 封裝散熱能力

若所用二極管VF較高，會(huì)在導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生更多的功耗熱量。例如，硅整流管一般VF為0.6～0.7V；而肖特基二極管通常在0.2～0.4V之間，大大降低了能耗。

此外，在PWM調(diào)光或DC-DC升降壓電路中，開關(guān)頻率通常在幾十kHz甚至數(shù)百kHz的范圍之內(nèi)。在這種情況下，普通二極管的反向恢復(fù)時(shí)間通常較長，這會(huì)影響效率。在這種情況下，快恢復(fù)二極管(如UF4007)、超快恢復(fù)二極管甚至同步整流MOSFET都是最好的選擇。

二、高效能LED照明電源中常見二極管類型及選型建議

1. 整流二極管：用于AC輸入整流，推薦使用肖特基整流橋（如MB6S、MB10F）或獨(dú)立高壓整流器件（如1N5408）

2. 續(xù)流/回掃二極管：用于DC-DC降壓或升壓拓?fù)渲械睦m(xù)流支路（如SS34、ES1J）

3. 保護(hù)二極管：如TVS管（如SMBJ系列）、穩(wěn)壓管（如1N4742A），用于抗浪涌保護(hù)和過壓抑制

4. 超快恢復(fù)二極管：在反激式、隔離式LED驅(qū)動(dòng)電源中使用，提升轉(zhuǎn)換效率，如HER108、FR107等

三、隔離與非隔離LED驅(qū)動(dòng)電路中的二極管應(yīng)用策略

1. 非隔離驅(qū)動(dòng)(Buck 或 Linear Topology)

多用于低功率LED燈具，例如吸頂燈和燈絲燈。它的優(yōu)點(diǎn)包括效率高、成本低和結(jié)構(gòu)緊湊。如SS34和ES2A，二極管主要用于輸入整流和Buck拓?fù)淅m(xù)流。

優(yōu)化建議：

- 使用低VF肖特基，減少發(fā)熱

- 注意PCB走線寬度和熱設(shè)計(jì)，避免二極管發(fā)熱積聚在LED燈珠區(qū)域

- 安裝TVS保護(hù)，防止市電浪燒毀二極器件。

2. 隔離型驅(qū)動(dòng)（Flyback或LLC）

應(yīng)用于較高功率LED燈具，如工礦燈、戶外泛光燈、投光燈等。輸入側(cè)和輸出側(cè)之間通過變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離，安全等級(jí)高。

關(guān)鍵器件：

- 高耐壓整流二極管（如UF4007、MUR460）

- 輸出端快恢復(fù)或超快二極管（如FR107、HER308）用于高頻次整流

- 輸出保護(hù)TVS用于EMC與靜電抗擾性能提升

四、案例分析：LED球泡燈與道路照明電源優(yōu)化對(duì)比

【案例一：10W球泡燈】

原始設(shè)計(jì)使用普通硅二極管整流，燈具整機(jī)效率約為84%，二極管溫升超過30℃。改用MB6S橋堆并配SS34替代輸出二極管后，效率提升至90%，燈具溫度下降近6℃，顯著提升使用壽命。

【案例二：120W道路照明驅(qū)動(dòng)】

隔離式反激拓?fù)?，輸出整流原采用普通快恢?fù)FR107，系統(tǒng)效率為87%。更新為HER208后效率提升至91%，降低EMI干擾并提升調(diào)光響應(yīng)穩(wěn)定性。

五、未來發(fā)展與前沿趨勢

隨著碳中和政策推動(dòng)，照明系統(tǒng)對(duì)能效要求將越來越高。SiC、GaN等新型寬禁帶器件正加速進(jìn)入照明驅(qū)動(dòng)市場，高壓、高頻、高效率將成為主旋律。

同步整流MOS管也在逐步替代傳統(tǒng)二極管，用以進(jìn)一步降低功耗。但從系統(tǒng)成本與技術(shù)成熟度來看，二極管仍將在中低功率LED照明中占據(jù)主導(dǎo)地位。

總結(jié)

在LED照明系統(tǒng)中，如何選好、用好二極管，不僅關(guān)乎產(chǎn)品性能，也直接影響終端應(yīng)用中的能源效率與系統(tǒng)穩(wěn)定性。未來照明電源設(shè)計(jì)將更依賴于器件級(jí)的精細(xì)控制與協(xié)同優(yōu)化，而二極管仍是這條優(yōu)化路徑中的基礎(chǔ)一環(huán)。