內置電源LED日光燈應用電路設計方案

作者:電工吧 日期:2020-07-05 16:06:07 人氣: 欄目:LED

  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里面。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)。

  內置電源LED日光燈應用電路設計方案

  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和鋁殼之間只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。

  內置電源LED日光燈應用電路設計方案

  圖2. 隔離式LED日光燈電源

  隔離式是指在輸入端和輸出端有隔離變壓器隔離,這種變壓器可能是工頻也可能是高頻的。但都能把輸入和輸出隔離起來??梢员苊庥|電的危險。也容易通過CE或UL認證。

  內置電源LED日光燈的耗電

  采用內置式電源的最大優點就是可以直接替換現有熒光燈而不需要對原有的接線做任何改變。那么內置式的這種優點是不是也付出一定的代價呢?的確如此,而且這個代價還不小。這要從普通熒光燈的鎮流器結構說起:

  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并聯的起輝器(圖 3a)。對于這種電路在用LED日光燈直接替換時,只要拔掉起輝器就可以了。但是由于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,結果由于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。

  內置電源LED日光燈應用電路設計方案

 ?。╞)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,對于國產電感鎮流器,效率只有56.2%。只比普通熒光燈節電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

  內置電源的另一個最大缺點是壽命低。因為電源必須放在鋁管里,所以鋁管不可能做成鰭片的形式,而只能是普通的半圓柱型,頂多在表面上加上一些很淺的條形溝槽(圖4),

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  圖4 中空鋁管的半塑半鋁的LED日光燈燈管

  這種半圓柱的表面積為:2πR*h/2=πR*h。對于T8燈管來說,它的直徑為26mm,所以半徑為13mm。1.2米的T8燈管,其表面積為:π*1.3+120=490cm2,我們知道LED散熱器的表面積通常要求60cm2/W。,所以這種半鋁管只能散8W左右的熱量。而T8型 LED日光燈通常輸入功率為20W,假定LED的發光效率只有20%,那么有16W的輸入電功率都變成熱量。而現在只能散去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,由于電源內置,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,相當于又要增加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里面,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??梢哉J為,內置電源的LED日光燈的壽命不會高于10,000小時。而且把電源放到管子里面,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里的電解電容的壽命,也就降低了整個燈具的壽命。

  使用成本

  因為內置電源的LED日光燈壽命只有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,有些人只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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