免驱动COB LED工作原理与优缺点分析

在实际应用中，我们都知道交流市电（AC）并不能直接用来驱动LED，因为LED本质上是一种直流器件，必须依赖DC电源才能正常工作。针对这一问题，免驱动COB采用了创新性的解决方案——在其内部配置了一个由单个或多个整流二极管构成的整流桥电路。该电路的核心作用是将输入的交流电转换为脉动形式的直流电（Pulsating DC），这也是免驱动技术的关键环节，它有效地取代了传统外置驱动电源的核心功能。

之所以要这样做，是因为LED对电流极为敏感，其亮度表现和使用寿命都与工作电流的大小密切相关。因此，必须严格控制或稳定流经LED芯片的电流，以防止因市电波动或温度变化导致的电流过载而损坏LED，或者因电流不足造成亮度下降。为实现这一目标，有多种技术路径可供选择：

首先是电阻限流法，这是一种最简单且成本较低的方案。具体操作是在整流后的电路中串联一个或多个高压贴片电阻。根据欧姆定律（V=IR），这些电阻能够起到限制电流的作用。然而，这种方法存在明显的缺点，如效率低下、发热量大、恒流精度差，并且电流会随着电压的波动而变化，无法实现严格的恒流状态。

相比之下，线性恒流IC/电路方案则更为理想。它可以在COB基板上集成线性恒流芯片，或者使用晶体管、稳压二极管、电阻等分立元件构建恒流电路。这类电路能够根据负载（即LED）的变化自动调整自身的压降，从而保证流过LED的电流保持稳定。相较于电阻限流法，它具有更高的精度、更好的稳定性以及对电压波动更强的适应能力，但成本稍高，且仍有一定的功耗（表现为发热现象）。

此外，还有一种简易开关恒流技术，不过应用相对较少。在某些先进的免驱动方案中，可能会采用基于电容降压原理或小功率开关IC设计的体积微小的开关恒流电路。这种方案具有更高的效率、更低的发热量以及更优异的恒流精度，但相应地，其集成度和成本也会有所增加。

由于单个LED芯片的工作电压（VF）较低，一般为3V左右，而工作电流（IF）则在几十到几百mA之间，为了与整流后较高的直流电压相匹配（例如220V AC整流后的峰值可达约310V DC），免驱动COB内部的LED芯片会被设计成多个串联组成的灯串。然后，这些灯串再进行并联连接，以满足整体所需的光通量（即亮度要求）。在设计过程中，需要精确计算串联LED的总VF值，以确保在预期的工作电流下，能够与整流后的电压以及内置的限流/恒流电路实现完美匹配。

由于上述整流和电流控制功能均已集成在模块内部，用户只需将两根交流输入线（火线L和零线N）连接到COB模块对应的焊盘或端子上，即可使其正常工作。这一设计省去了传统方案中那个体积相对较大的独立LED恒流驱动电源盒。

总结免驱动COB LED的工作流程如下：交流市电输入→内置整流桥转换为脉动直流→内置限流/恒流电路稳定或限制电流→驱动内部特定串并联结构的LED芯片阵列发光。其主要优势包括：简化系统架构，减少外部元件数量，降低灯具设计的复杂性、生产成本和安装难度；节省空间占用，使灯具结构更加紧凑，尤其适用于空间受限的应用场景（如超薄面板灯、筒灯等）；从系统层面降低成本，包括物料成本和组装成本；提升设计灵活性，让灯具设计师无需再单独选型和匹配驱动电源。

当然，这项技术也面临着一些挑战和缺点：散热问题突出，整流桥和限流/恒流电路（特别是电阻或线性IC）产生的热量直接作用于COB基板，对基板的散热设计和灯具的整体散热性能提出了极高要求，过热会严重影响LED的使用寿命和光效；效率相对较低，电阻限流方案效率低下，线性恒流方案的效率也低于优质开关电源驱动方案，意味着更多电能被转化为热量而非光能；功率因数（PF）和总谐波失真（THD）指标不佳，简单的内置电路（尤其是电阻限流方式）通常功率因数较低（如0.5-0.6），THD较高，不符合某些能效和电气规范要求，若要改善则需增加额外电路（如填谷电路），但这会提高系统的复杂性和成本；调光兼容性差，实现平滑、无闪烁的调光（特别是TRIAC调光方式）难度较大，通常需要特殊设计且兼容性有限；电压适应性有限，一般仅针对特定电压（110V或220V）进行优化，宽电压范围（如85-265V）的设计更为复杂，且可能影响恒流精度等性能指标；可靠性风险较高，高压、发热元件与LED芯片近距离集成，对元件质量、封装工艺和散热条件要求极高，否则其可靠性可能低于传统分离式方案；灵活性不足，一旦设计定型，输出电流和功率便难以调整，不像外置驱动那样可以灵活更换不同规格的产品。

综上所述，免驱动COB LED通过高度集成的方式将整流和电流控制功能内置化，从而实现了直接交流驱动，这是它与传统COB+外置驱动方案的根本区别所在。这项技术虽为灯具设计带来了显著的简化效应，但也对散热管理、效率提升和电气性能优化提出了更高要求，在实际应用中需根据具体场景权衡利弊。