電路設計:內置電源LED日光燈設計
發布時間:2015-03-25 責任編輯:sherry
【導讀】目前,幾乎市場上所有LED日光燈的電源都是采用內置式。所謂內置式就是指電源可以放在燈管裏麵。這種內置式的最大優點就是可以做成直接替換現有的熒光燈管,而無需對原有電路作任何改動。所以內置式電源的形狀通常都是做成長條形,以便塞進半圓形的燈管中去。
內置式電源有兩種,一種是非隔離式(圖1),一種是隔離式(圖2)。

圖1. 非隔離式LED日光燈電源
非隔離是指在LED負載端和220V輸入端有直接連接,因此觸摸負載就有觸電的危險。220V和鋁殼之間隻有鋁基板的極薄絕緣層的隔離,通常不容易通過CE和UL認證。

圖2. 隔離式LED日光燈電源
隔ge離li式shi是shi指zhi在zai輸shu入ru端duan和he輸shu出chu端duan有you隔ge離li變bian壓ya器qi隔ge離li,這zhe種zhong變bian壓ya器qi可ke能neng是shi工gong頻pin也ye可ke能neng是shi高gao頻pin的de。但dan都dou能neng把ba輸shu入ru和he輸shu出chu隔ge離li起qi來lai。可ke以yi避bi免mian觸chu電dian的de危wei險xian。也ye容rong易yi通tong過guoCE或UL認證。
內置電源LED日光燈的耗電
caiyongneizhishidianyuandezuidayoudianjiushikeyizhijietihuanxianyouyingguangdengerbuxuyaoduiyuanyoudejiexianzuorenhegaibian。nameneizhishidezhezhongyoudianshibushiyefuchuyidingdedaijiane?dequeruci,erqiezhegedaijiahaibuxiao。zheyaocongputongyingguangdengdezhenliuqijiegoushuoqi:
我們知道,最普通的熒光燈的起輝是采用一個串聯的鐵芯電感和一個並聯的起輝器(圖 3a)。對於這種電路在用LED日光燈直接替換時,隻要拔掉起輝器就可以了。但是由於鐵芯電感仍然串聯在電路中,所以它仍然帶來將近 6.4W(Philip)到10W(國產)的損耗,結果由於這部分的額外損耗就大大降低了LED的節電功效。例如,本來一個20W的LED日光燈可以取代一個36W的熒光燈,以內置非隔離式的20W LED日光燈為例,實測結果如下。
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(b)電子鎮流器

圖3. 熒光燈電源電路圖
也就是說,直接換的結果是效率大大降低,對於國產電感鎮流器,效率隻有56.2%。隻比普通熒光燈節電6.8W。這使得LED日光燈的節電效能大打折扣,以致合同能源管理(EMC)難以執行。
散熱和壽命
neizhidianyuandelingyigezuidaquedianshishoumingdi。yinweidianyuanbixufangzailvguanli,suoyilvguanbukenengzuochengqipiandexingshi,erzhinengshiputongdebanyuanzhuxing,dingduozaibiaomianshangjiashangyixiehenqiandetiaoxinggoucao(圖4),3

圖4 中空鋁管的半塑半鋁的LED日光燈燈管
這種半圓柱的表麵積為:2πR*h/2=πR*h。對於T8燈管來說,它的直徑為26mm,所以半徑為13mm。1.2米的T8燈管,其表麵積為:π*1.3+120=490cm2,我們知道LED散熱器的表麵積通常要求60cm2/W。,所以這種半鋁管隻能散8W左右的熱量。而T8型 LED日光燈通常輸入功率為20W,假定LED的發光效率隻有20%,那麼有16W的輸入電功率都變成熱量。而現在隻能散去8W的熱量,而還有8W的熱量無法散去,其結果就是使得LED的結溫升高,壽命縮短。
不僅如此,由於電源內置,電源的熱量也就加入到管內,假定電源的效率為88%,所以就有2.4W的熱量也要散去,相當於又要增加30%的熱量,也就是說一共有10.4W的功率無法散發出去。使得LED的散熱又增加的一份困難,或者說,使得LED的使用壽命也更加縮短。而且,電源的長度大約為燈管長度的五分之一,電源所發的熱也集中在這一段裏麵,使得靠近電源的這些LED受到更熱的烘烤,因而壽命也比其他地方的LED更短,燈管在損壞時,靠近電源的一段先黑掉。可以認為,內置電源的LED日光燈的壽命不會高於10,000小時。而且把電源放到管子裏麵,電源本身還要承受由LED產生的很高的環境溫度,這就大大降低了電源裏的電解電容的壽命,也就降低了整個燈具的壽命。
使用成本
因為內置電源的LED日光燈壽命隻有10,000小時,和外置電源的50,000小時相比,其使用成本顯然高了5倍。不僅如此,在使用過程中,不管是LED損壞了,還是電源損壞了,通常兩個都要一起丟棄。而外置式電源的LED日光燈,則可以壞了哪個丟哪個。此外,內置電源式也增加了電子垃圾的回收處理的成本。因為必須把電源部分拆出來再分別處理。
外置式電源,不僅效率高、壽命長,而且還可以增加手動調光或自動調光等特殊功能,這些都是內置式所無法比擬的!可以認為,內置式的缺點和問題是很嚴重的,遺憾的是,有些人隻是貪圖它在購買時可能便宜10%,而不顧其使用成本高5倍以上。真可謂是為小失大,得不償失!
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