原创 LED日光灯商业照明解决方案2

 2010-11-10 11:11  1569 8 8 分类: 消费电子

五.结构

按说，LED日光灯既然称为日光灯那么它的结构一定就是荧光灯的模样，连长短、粗细也都一样，甚至称呼也是T10、T8、T5，也都一样，也就没有什么可以讨论的了。其实则不然。LED日光灯在这方面走了很多弯路，是值得大书特书的。

1. 全塑灯管，早期的LED日光灯采用的是全塑灯管，因为主要采用非隔离式电源，为了避免触电问题，所以更希望采用全塑灯管。里面采用的是φ5的草帽管LED。但是很快就证明了这种日光灯的光衰很严重，寿命非常短，不到1000小时就坏了。这才发现，最大的问题是散热问题。由于把热量全部封死在管内，根本无法散出去，再加上草帽管本来寿命就短，当然不可能长寿命。

2. 半塑半铝管，在发现了散热问题以后，就想到采用半塑半铝的方案(图8)。

在需要透光的那一半采用塑料，在不需要透光而需要散热的那一半就采用铝合金。电源当然是放在铝管里面。看来问题似乎是解决了。然而因为LED日光灯的功率通常在20W左右，它的发热量还是相当大的。半根铝管并不能解决它的散热问题。所以又提出另一种散热的铝管结构。

3. 扇骨形铝管(图9)。

它把电源放到管外，从而可以把半边铝壳完全做成散热器。扇骨形铝管采用扇骨形状的散热结构，大大增加了散热器面积。相对于半圆形的铝管来说，它的散热面积至少增大了3倍以上。再加上电源不放在管内，又可以减少热量，这就大大延长了LED的寿命。
六.寿命

我们知道小功率LED指示灯的寿命是非常之长，只是当LED作为照明器件以来，LED的寿命问题才被提出来。其实LED的寿命完全取决于它的结温。只要结温够低，LED的寿命提高到十万小时以上是没有问题的。

但是由于LED本身的发光效率目前还是比较低，大约还有70%的输入功率要转化为热能，如果这些热不能很好地散发出去，LED的结温就会升高，于是LED的寿命就会随之降低。所以延长LED寿命的根本办法就是改进其散热。改进散热要从LED本身做起。前面提到的3014，就是靠增加底板金属面积二改善了散热，使其热阻降低到只有51°C/W.。只要散热器做得足够好，可以保证接脚温度在60°C以下，那么其寿命可以保证在5万小时以上。

我们实测的结果也证明了这点，在25度室温下，我们测得铝散热器的表面温度为35度左右，如果在45度环境温度时，那么散热器表面温度就应当是55度，因为采用了扇骨形铝塑管，铝基板和铝散热器的热阻大约50°C/W。所以到LED底板温度大约是60度。因此可以保证其寿命为5万小时以上。

最后我们可以给出各种结构和电源的综合优缺点比较表：

内置式非隔离电源	内置式隔离式电源	外置式非隔离电源	外置式隔离式电源	外置式集中供电电源
可直接替换铁芯电感荧光灯	可直接替换铁芯电感荧光灯	无法直接替换需拆去镇流器	无法直接替换需拆去镇流器	无法直接替换需拆去镇流器
不易通过CE、UL认证	勉强通过CE、UL认证	不易通过CE、UL认证	容易通过CE、UL认证	容易通过CE、UL认证
存在触电隐患	存在部分触电隐患	存在触电隐患	无触电隐患	无触电隐患
效率低：67%（电感线圈没有取下来）	效率低：67%（电感线圈没有取下来）	效率高：88%	效率高：90%	效率极高:93%
功率因素差：0.51	功率因素差：0.51	功率因素高：>0.9	功率因素高： >0.9	功率因素极高：>0.99
电解电容温升高,电源寿命低	电解电容温升高,电源寿命低	电解电容温升低,电源寿命高	电解电容温升低,电源寿命高	电解电容温升低,电源寿命高
散热差、LED寿命低：<10,000hrs	散热差、LED寿命低：<10,000hrs	散热好，LED寿命高: >50,000hrs	散热好，LED寿命高 : >50,000hrs	散热好，LED寿命高: >50,000hrs
电源成本低：<19元	电源成本高： >35元	电源成本略高:>20元	电源成本略高:> 36元	电源成本最低可做到小于5元
LED或电源损坏时都要一起丢弃	LED或电源损坏时都要一起丢弃	LED或电源损坏时不必一起丢弃	LED或电源损坏时不必一起丢弃	LED或电源损坏时不必一起丢弃
无法调光	无法调光	无法调光	可以调光	可以调光

根据以上的分析：以下就来讲述一下一个成功的LED日光灯商业照明解决方案！目前由台湾数能科技专门针对LED日光灯商业照明上的难题，开发了一款高精度恒流驱动芯片NU501，解决了这个难题，下面是具体的解决方案说明：

LED日光灯商业照明解决方案的设计理念就是给LED一个适应的工作环境，充分发挥它本身的节能、环保、寿命长等特性。

一、输出驱动电压选择外置式集中供电电源

电源模块采用外置天关48V或36V稳压供电（20W以内市电驱动时48V左右比较合适；较大的功率市电驱动输出电压36V左右最合适），另外在每并联灯串上串联一个NU501芯片，实现每路LED灯串电流恒流（也就是路路恒流的概念）。

特点：

基于串并联安全考虑出负载合适的驱动电压值,尽量统一电压值减小电源设计规格成本；

基于安规规定，产品设计要符合认证要求,交流峰值超过42.4Vac或直流超过60Vdc的电压；

从解决LED照明市场大规模上量的技术和品质问题考虑。

当输出电压在48V左右时，低压差线性恒流器件恒流效率高达99%，恒流精度±3%以内，不受任何外围器件影响；当输出电压在36V左右时，低压差线性恒流器件恒流效率高达98.6%，恒流精度±3%以内，不受任何外围器件影响；就算在离线式照明部分，较低的电压12V和24V，也分别有96%和98%的效率；功率大小效率是相等的。
特点：最高效的驱动恒流架构；最高精度的恒流方式，受外围器件影响最小；简洁、方便、实用，可轻松实现调光！