在现代照明系统中,尤其是智能照明领域,整机的能效指标很大程度上取决于LED光源的发光效率以及整个驱动电路的设计质量。二极管作为基础却至关重要的元器件,其性能直接影响整流转换效率、稳定性、功率损耗、热管理表现等许多重要功能。

一、二极管在LED驱动中的功能角色解析

LED是一种直流工作器件，但大多数市电或工业输入为交流电，因此整流是基础步骤。整流电路通常使用二极管构建为单相或桥式结构，将交流信号转换为单向的脉动直流信号。为降低电流脉动和供电干扰，通常后端还配有滤波和稳压模块。

在这个过程中，二极管的性能指标至关重要：

- 正向导通压降（VF）

- 反向恢复时间（trr）

- 反向漏电流（IR）

- 封装散热能力

若所用二极管VF较高，会在导通时产生更多的功耗热量。例如，硅整流管一般VF为0.6～0.7V；而肖特基二极管通常在0.2～0.4V之间，大大降低了能耗。

此外，在PWM调光或DC-DC升降压电路中，开关频率通常在几十kHz甚至数百kHz的范围之内。在这种情况下，普通二极管的反向恢复时间通常较长，这会影响效率。在这种情况下，快恢复二极管(如UF4007)、超快恢复二极管甚至同步整流MOSFET都是最好的选择。

二、高效能LED照明电源中常见二极管类型及选型建议

1. 整流二极管：用于AC输入整流，推荐使用肖特基整流桥（如MB6S、MB10F）或独立高压整流器件（如1N5408）

2. 续流/回扫二极管：用于DC-DC降压或升压拓扑中的续流支路（如SS34、ES1J）

3. 保护二极管：如TVS管（如SMBJ系列）、稳压管（如1N4742A），用于抗浪涌保护和过压抑制

4. 超快恢复二极管：在反激式、隔离式LED驱动电源中使用，提升转换效率，如HER108、FR107等

三、隔离与非隔离LED驱动电路中的二极管应用策略

1. 非隔离驱动(Buck 或 Linear Topology)

多用于低功率LED灯具，例如吸顶灯和灯丝灯。它的优点包括效率高、成本低和结构紧凑。如SS34和ES2A，二极管主要用于输入整流和Buck拓扑续流。

优化建议：

- 使用低VF肖特基，减少发热

- 注意PCB走线宽度和热设计，避免二极管发热积聚在LED灯珠区域

- 安装TVS保护，防止市电浪烧毁二极器件。

2. 隔离型驱动（Flyback或LLC）

应用于较高功率LED灯具，如工矿灯、户外泛光灯、投光灯等。输入侧和输出侧之间通过变压器实现电气隔离，安全等级高。

关键器件：

- 高耐压整流二极管（如UF4007、MUR460）

- 输出端快恢复或超快二极管（如FR107、HER308）用于高频次整流

- 输出保护TVS用于EMC与静电抗扰性能提升

四、案例分析：LED球泡灯与道路照明电源优化对比

【案例一：10W球泡灯】

原始设计使用普通硅二极管整流，灯具整机效率约为84%，二极管温升超过30℃。改用MB6S桥堆并配SS34替代输出二极管后，效率提升至90%，灯具温度下降近6℃，显著提升使用寿命。

【案例二：120W道路照明驱动】

隔离式反激拓扑，输出整流原采用普通快恢复FR107，系统效率为87%。更新为HER208后效率提升至91%，降低EMI干扰并提升调光响应稳定性。

五、未来发展与前沿趋势

随着碳中和政策推动，照明系统对能效要求将越来越高。SiC、GaN等新型宽禁带器件正加速进入照明驱动市场，高压、高频、高效率将成为主旋律。

同步整流MOS管也在逐步替代传统二极管，用以进一步降低功耗。但从系统成本与技术成熟度来看，二极管仍将在中低功率LED照明中占据主导地位。

总结

在LED照明系统中，如何选好、用好二极管，不仅关乎产品性能，也直接影响终端应用中的能源效率与系统稳定性。未来照明电源设计将更依赖于器件级的精细控制与协同优化，而二极管仍是这条优化路径中的基础一环。