內(nèi)置電源LED日光燈的缺點和問題

作者：茅于海      上海龍茂微電子有限公司  

目前，幾乎市場上所有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)置式的較大優(yōu)點就是可以做成直接替換現(xiàn)有的熒光燈管，而無需對原有電路作任何改動。所以內(nèi)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(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。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(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�？梢员苊庥|電的危險。也容易通過CE或UL認(rèn)證。


一．    內(nèi)置電源LED日光燈的耗電

采用內(nèi)置式電源的較大優(yōu)點就是可以直接替換現(xiàn)有熒光燈而不需要對原有的接線做任何改變。那么內(nèi)置式的這種優(yōu)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(zhèn)流器結(jié)構(gòu)說起：

圖3. 熒光燈電源電路圖

我們知道，較普通的熒光燈的起輝是采用一個串聯(lián)的鐵芯電感和一個并聯(lián)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(lián)在電路中，所以它仍然帶來將近6.4W（Philip）到10W（國產(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，本來一個20W的LED日光燈可以取代一個36W的熒光燈，以內(nèi)置非隔離式的20W LED日光燈為例，實測結(jié)果如下。

也就是說，直接替換的結(jié)果是效率大大降低，對于國產(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。


二．    散熱和壽命

內(nèi)置電源的另一個較大缺點是壽命低。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）。

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(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，也就是說一共有10.4W的功率無法散發(fā)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(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，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(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，也就降低了整個燈具的壽命。