內(nèi)置電源LED日光燈應(yīng)用電路設(shè)計(jì)方案

　　目前，幾乎市場(chǎng)上所有LED日光燈的電源都是采用內(nèi)置式。所謂內(nèi)置式就是指電源可以放在燈管里面。這種內(nèi)置式的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以做成直接替換現(xiàn)有的熒光燈管，而無(wú)需對(duì)原有電路作任何改動(dòng)。所以內(nèi)置式電源的形狀通常都是做成長(zhǎng)條形，以便塞進(jìn)半圓形的燈管中去。

　　內(nèi)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(fù)載端和220V輸入端有直接連接，因此觸摸負(fù)載就有觸電的危險(xiǎn)。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(guò)CE和UL認(rèn)證。

　　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(lái)?？梢员苊庥|電的危險(xiǎn)。也容易通過(guò)CE或UL認(rèn)證。

　　內(nèi)置電源LED日光燈的耗電

　　采用內(nèi)置式電源的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以直接替換現(xiàn)有熒光燈而不需要對(duì)原有的接線做任何改變。那么內(nèi)置式的這種優(yōu)點(diǎn)是不是也付出一定的代價(jià)呢？的確如此，而且這個(gè)代價(jià)還不小。這要從普通熒光燈的鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)說(shuō)起：

　　我們知道，最普通的熒光燈的起輝是采用一個(gè)串聯(lián)的鐵芯電感和一個(gè)并聯(lián)的起輝器（圖 3a）。對(duì)于這種電路在用LED日光燈直接替換時(shí)，只要拔掉起輝器就可以了。但是由于鐵芯電感仍然串聯(lián)在電路中，所以它仍然帶來(lái)將近 6.4W（Philip）到10W（國(guó)產(chǎn)）的損耗，結(jié)果由于這部分的額外損耗就大大降低了LED的節(jié)電功效。例如，本來(lái)一個(gè)20W的LED日光燈可以取代一個(gè)36W的熒光燈，以內(nèi)置非隔離式的20W LED日光燈為例，實(shí)測(cè)結(jié)果如下。

　?。╞）電子鎮(zhèn)流器

　　圖3. 熒光燈電源電路圖

　　也就是說(shuō)，直接換的結(jié)果是效率大大降低，對(duì)于國(guó)產(chǎn)電感鎮(zhèn)流器，效率只有56.2%。只比普通熒光燈節(jié)電6.8W。這使得LED日光燈的節(jié)電效能大打折扣，以致合同能源管理（EMC）難以執(zhí)行。

　　散熱和壽命

　　內(nèi)置電源的另一個(gè)最大缺點(diǎn)是壽命低。因?yàn)殡娫幢仨毞旁阡X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），

　　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(duì)于T8燈管來(lái)說(shuō)，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(fā)光效率只有20%，那么有16W的輸入電功率都變成熱量。而現(xiàn)在只能散去8W的熱量，而還有8W的熱量無(wú)法散去，其結(jié)果就是使得LED的結(jié)溫升高，壽命縮短。

　　不僅如此，由于電源內(nèi)置，電源的熱量也就加入到管內(nèi)，假定電源的效率為88％，所以就有2.4W的熱量也要散去，相當(dāng)于又要增加30％的熱量，也就是說(shuō)一共有10.4W的功率無(wú)法散發(fā)出去。使得LED的散熱又增加的一份困難，或者說(shuō)，使得LED的使用壽命也更加縮短。而且，電源的長(zhǎng)度大約為燈管長(zhǎng)度的五分之一，電源所發(fā)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(shí)，靠近電源的一段先黑掉?？梢哉J(rèn)為，內(nèi)置電源的LED日光燈的壽命不會(huì)高于10，000小時(shí)。而且把電源放到管子里面，電源本身還要承受由LED產(chǎn)生的很高的環(huán)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(gè)燈具的壽命。

　　使用成本

　　因?yàn)閮?nèi)置電源的LED日光燈壽命只有10，000小時(shí)，和外置電源的50，000小時(shí)相比，其使用成本顯然高了5倍。不僅如此，在使用過(guò)程中，不管是LED損壞了，還是電源損壞了，通常兩個(gè)都要一起丟棄。而外置式電源的LED日光燈，則可以壞了哪個(gè)丟哪個(gè)。此外，內(nèi)置電源式也增加了電子垃圾的回收處理的成本。因?yàn)楸仨毎央娫床糠植鸪鰜?lái)再分別處理。

　　外置式電源，不僅效率高、壽命長(zhǎng)，而且還可以增加手動(dòng)調(diào)光或自動(dòng)調(diào)光等特殊功能，這些都是內(nèi)置式所無(wú)法比擬的！可以認(rèn)為，內(nèi)置式的缺點(diǎn)和問(wèn)題是很嚴(yán)重的，遺憾的是，有些人只是貪圖它在購(gòu)買時(shí)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！