LED日光灯的性能、结构分析

LED日光灯罩
发布于 2012-11-19 #结构设计与模具直接看回复推送文章

最近以来，LED日光灯成为最早进入室内的LED灯具之一，因为它相对于荧光灯来说具有很多优点。一. 优点相对于荧光灯来说，LED日光灯具有10大优点：1.发光效率高：2.灯具效率高。3.电源效率高4.寿命长。5.不含汞，无污染。6.色温范围广，几乎可以提供任意色温，而且还可以提供红绿蓝以至任何一种颜色的灯光。7.显色指数高，白炽灯的显色指数为95，荧光灯为65-80，而LED日光灯则可以>80。8.没有紫外线辐射。9.非玻璃制品，不易破损，耐冲击，耐振动。10.外置隔离电源的LED日光灯，在灯管两端都接触不到市电高压，只有低于36V的直流安全电压，不存在触电的危险，完全是一种安全的灯具。二.LED为了得到比较均匀的发光和把热量分散开，LED日光灯通常都是采用很多个小功率的LED灯珠串并联而构成。小功率LED有两种，一种是插针式，俗称草帽管，还有一种是贴片式。早期LED日光灯大都用草帽管，但是这种插针式LED因为热阻大(高达450°C/W)，光衰严重，所以现在已经很少人用，而大多数采用贴片式的了。各种LED的主要指标为发光效率，小功率LED通常直接以其发光的流明数表示，寿命(通常以在多少结温时的寿命来表示)，和热阻Rjs。几种常用的贴片式LED的指标如下所示：
厂家型号发光mcd发光 lm热阻ºC/W寿命70%, hrs
X公司30201500-2100135
G公司30201800-26005.6 (20mA)16020,000(Ta=60ºC，20mA）
L公司30142100-36009 (30mA)4550,000(Ta=45ºC，30mA）
(a)(b)图3. 3020(a)的散热和3014(b)的底板散热机构由于3020只有两端电极焊接散热，而3014采用了底板散热，所以二者的热阻相差3倍多，二者的寿命也相差两倍多。3014 工作于30mA，所以它的发光也高达9流明。相当于90 lm/W的发光效率。在日光灯里所用的LED数目通常在200颗以上，显然不可能全部串联，而必须串并联。一般来说，希望串得少的，并得多，这样，一旦某一串中有一个LED开路，只会使这一串不亮，而这一串的电流将分摊到剩余的几路中去。例如，总数为200个的LED，假如连结成8串25并，每串30mA，25串的总电流750mA，有一串坏了，每一串的电流只增加了1.25mA。反过来，假如连成25串8并，每串30mA，8串总电流240mA，一串开路，30mA 就分到剩下的7路中，每路就要平均增加4.28mA。不过有的LED每个都有一个并联的稳压二极管保护，即使有一个LED开路，这一串也不会都不亮，而只是这一个LED不亮而已。上述问题就不存在。此外，假如串联的LED数目少于10个，那么它所需要的电源电压低于35V，也就低于国际安全电压。究竟串多少并多少，还和电源的可能性有关。
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A)。图A. 半塑半铝灯管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B)。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。(a)普通半铝半塑管(b)扇骨形铝塑管(c)二者的实物照片图B. 扇形灯管