業(yè)內(nèi)人士都知道，LED日光燈將成為新一代節(jié)能環(huán)保照明燈,，但是現(xiàn)在全國(guó)每年頂多生產(chǎn)幾十萬(wàn)支LED日光燈,，而且大部分是出口,，國(guó)內(nèi)使用寥寥無(wú)幾，其實(shí)最主要的問(wèn)題是價(jià)格問(wèn)題,，一個(gè)普通的節(jié)能熒光燈光十幾元錢(qián)就搞定了,，而一根LED日光燈管得上百塊。所以目前的日光燈管主要是以商業(yè)照明為主,。因?yàn)樯虡I(yè)照明更多的會(huì)考慮到節(jié)能,、環(huán)保、形象,、政府方面支持等,。

　　但現(xiàn)在LED日光燈產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，有的連熒光燈的壽命都比不上,，中看不中用,，隨著用戶對(duì)LED日光燈產(chǎn)品認(rèn)識(shí)越來(lái)越深，LED日光燈廠家還需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　第一. 驅(qū)動(dòng)電源的恒流驅(qū)動(dòng)問(wèn)題,。目前大部分恒流源大都是總恒流（也就是多個(gè)并聯(lián)燈串共用一個(gè)恒流源,，因?yàn)長(zhǎng)ED燈珠之間阻值的差異性，所以每串燈的電流大小不同,，任何一顆LED燈出現(xiàn)故障,，都會(huì)影響其它燈串的電流，這樣電流大的那些燈串光衰更嚴(yán)重,，其使用壽命也會(huì)大大減短,。）

　　第二. 散熱問(wèn)題。這是LED日光燈管的使用壽命的核心問(wèn)題之一,。因目前各廠家大都跟風(fēng)采用內(nèi)置電源,，以直接可以更換到熒光燈管支架上，這樣您的整個(gè)電源所散發(fā)的熱量和LED本身散發(fā)的熱量都在一個(gè)鋁外殼上散熱,，并且都在日光燈管內(nèi),，這樣的熱量怎么處理？

　　第三. 電源模塊中電解電容使用壽命問(wèn)題,？就算我們采用超長(zhǎng)壽命電解電容,，在高溫的情況下工作，它的壽命也無(wú)法與LED的壽命相平衡,。但怎樣來(lái)提供良好的工作溫度,，以達(dá)到最理想的使用壽命？
 
　　第四. 電源模塊的不穩(wěn)定性和產(chǎn)品安全性認(rèn)證能否通過(guò)的問(wèn)題,？目前市場(chǎng)上大部分廠家采用的是高壓的非隔離方案,，和高壓反擊式天關(guān)電源方案，因?yàn)閮?nèi)置體積十分有限（要放進(jìn)燈管內(nèi)）,，所以一般在設(shè)計(jì)時(shí),，很難把電源做到穩(wěn)定,。并且目前各個(gè)國(guó)家對(duì)安全認(rèn)證方面都比較嚴(yán)格，對(duì)于高電壓的電源供電的安全認(rèn)證方面比較難通過(guò),。

　　其實(shí)以上問(wèn)題最要主要的根源還是在內(nèi)置電源所產(chǎn)生的,！

　　下面是一些專(zhuān)業(yè)人講述的內(nèi)置電源和外置電源設(shè)計(jì)的日光燈管的性能方面進(jìn)行比較：

　　LED日光燈的電源分為內(nèi)置式和外置式兩種。所謂內(nèi)置式就是指電源可以放在燈管內(nèi)部,。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)需作任何改動(dòng),。所以內(nèi)置式的形狀都是做成長(zhǎng)條形,，以便塞進(jìn)半圓形的燈管中去。

　　下面先介紹兩種內(nèi)置式,，非隔離型和隔離型,。

　　非隔離式恒流電源

　　非隔離是指在負(fù)載端和輸入端有直接連接，因此觸摸負(fù)載就有觸電的危險(xiǎn),。

　　目前用得最多的是非隔離直接降壓型電源,。也就是把交流電整流以后得到直流高壓，然后就直接用降壓(Buck)電路進(jìn)行降壓和恒流控制,。其電原理圖如下圖所示：

                   
圖1. 非隔離恒流源的電路原理圖

　　這種非隔離式電源的主要技術(shù)特點(diǎn)：從18V到450V的寬電壓輸入范圍,，恒流輸出;采用頻率抖動(dòng)減少電磁干擾，利用隨機(jī)源來(lái)調(diào)制振蕩頻率,，這樣可以擴(kuò)展音頻能量譜,，擴(kuò)展后的能量譜可以有效減小帶內(nèi)電磁干擾，降低系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)難度;可用線性及PWM調(diào)光,，支持上百個(gè)0.06W LED的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用,，工作頻率25KHz-300KHz，可通過(guò)外部電阻來(lái)設(shè)定,。

　　非隔離恒流源的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,、指標(biāo)高，它的輸出電流可以按LED串并聯(lián)的個(gè)數(shù)決定,。但是大多數(shù)情況下,，它的輸出電流不能太大，輸出電壓也不能太高,。例如264個(gè)小功率LED連接成22個(gè)串聯(lián),，12串并聯(lián)，每串20mA,，一共240mA,。體積也可以做得很小，通常是做成長(zhǎng)條形的,，以便放進(jìn)T10或T8的管子里,。假如每串的電流是30mA,，12并就是360mA。在有些非隔離的電源中就無(wú)法實(shí)現(xiàn),，為了保持總電流240mA不變,，就只能改成8串并聯(lián)。但假如LED的總數(shù)不變,，就要求串聯(lián)的數(shù)目增加到33個(gè),。這時(shí)候總電壓就會(huì)增加到108.9V。但是通常這種非隔離恒流源的允許的最高輸出電壓是80V,。只能維持原來(lái)的22串,，這樣LED的總數(shù)就只能是176顆，即使采用30mA,，其總流明數(shù)有可能不能滿足要求,。

圖2. 非隔離降壓式恒流源的外形照片

　　通常其效率大約在88-90%之間，功率因素大約在0.88-0.92之間,。

　　然而這種非隔離電源也有一些局限性,，因?yàn)榉歉綦x的電源會(huì)把交流電源的高壓引入到負(fù)載端，從而引起觸電的危險(xiǎn),。通常LED和鋁散熱器之間的絕緣也就靠鋁基板的印制板的薄膜絕緣,。雖然這個(gè)絕緣層可以耐2000V高壓，但有時(shí)螺絲孔的毛刺會(huì)產(chǎn)生所謂的爬電現(xiàn)象,，使得難以通過(guò)CE認(rèn)證,。

　　2.隔離式恒流電源

　　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),。可以避免觸電的危險(xiǎn),。這種隔離式的日光燈電源原理圖如圖3所示,。

圖3. 隔離式LED日光燈電源原理圖

　　這種隔離式LED日光燈電源外形照片如下圖所示

圖4隔離式LED日光燈電源的照片

　　一般來(lái)說(shuō)，由于加入了變壓器,，所以隔離式電源的效率會(huì)有所降低,，通常大約在88%左右。而且變壓器的體積也比較大,。放進(jìn)T10燈管還可以,，但是放進(jìn)T8的燈管就比較緊張。

　　3.內(nèi)置式電源的優(yōu)點(diǎn)和代價(jià)

　　內(nèi)置式電源的最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠直接替換現(xiàn)有采用電感鎮(zhèn)流器的熒光燈,，而不需要拆去任何東西?，F(xiàn)有熒光燈的電源分兩種，如圖5所示：

(b)電子鎮(zhèn)流器

圖5. 熒光燈電源電路圖

　　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5a),。在直接替換時(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6.4-10W的損耗,，結(jié)果使得這部分的額外損耗大大降低了LED的節(jié)電功效。例如,，本來(lái)一個(gè)18W的LED日光燈可以取代一個(gè)36W的熒光燈,，不論采用上述非隔離式還是隔離式的電源，其效率至少為88%以上,，那么其輸入功率為20.45W,，現(xiàn)在還要加上這個(gè)額外的6.4W，使得輸入功率變成26.85W,，其總效率也就降低為67%,，如果采用某些國(guó)產(chǎn)的鐵芯電感,，其功耗高達(dá)10W,，輸入功率就要變成30.45W，使得總效率只有59%,。這就使LED的節(jié)電效能大打折扣,。

　　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2.45W的熱量也要散去,，假定LED本身的發(fā)光效率為30%,，也就是有70%的電功率變成熱量，相當(dāng)于12.6W的電功率變成熱量,，現(xiàn)在還要再加上內(nèi)置電源的2.45W的熱量,，相當(dāng)于增加了20%的熱量。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。其實(shí)所增加的這部分熱量還不至于縮短太多的壽命(20%左右),，然而把電源放倒管子里面,，電源本身就要承受由LED產(chǎn)生的很高的環(huán)境溫度，這就大大降低了電解電容的壽命,，也就降低了整個(gè)燈具的壽命,。另外真正帶來(lái)的問(wèn)題是使得散熱器的結(jié)構(gòu)不能最佳化。這個(gè)問(wèn)題才是更為嚴(yán)重的問(wèn)題,，會(huì)使LED壽命降低數(shù)倍之多,。這將在以后做詳細(xì)的解釋,。

　　假如原來(lái)采用的是電子鎮(zhèn)流器(圖5b)，那么直接替換所產(chǎn)生的問(wèn)題就更麻煩了,。因?yàn)檫@時(shí)候加在日光燈兩端的是一個(gè)高頻高壓,。必須先用整流器變成直流高壓，再用降壓恒流源去驅(qū)動(dòng)LED,。這時(shí)候的效率將變成前面電子鎮(zhèn)流器的效率和后面的降壓恒流源效率的乘積,，就可能連70%都不到。

　　4.集中式外置電源

　　為了得到最高的性能最好采用集中式外置電源,。因?yàn)槟壳巴茝VLED日光燈的主要場(chǎng)所是政府機(jī)關(guān),、辦公室、商場(chǎng),、學(xué)校,、地下停車(chē)庫(kù)、地鐵等場(chǎng)所,，往往一間房間采用不止一個(gè)日光燈,，可能在10個(gè)以上。這時(shí)候就應(yīng)該采用集中式的外置電源,。所謂集中式是指采用一個(gè)大功率的AC/DC開(kāi)關(guān)電源,，統(tǒng)一供電，而每個(gè)日光燈則采用單獨(dú)的DC/DC恒流模塊,。這樣可以得到最高的效率和最大的功率因素,。

圖5. 集中式外置電源

　   現(xiàn)在大功率的AC/DC開(kāi)關(guān)電源的效率很容易做到95%,功率因素可以做到0.995。而降壓式的DC/DC恒流源的效率也很容易做到98%,。這樣總效率可以做到93.1%,。這時(shí)的性能可以做到最高。

       以20W LED燈管為例,，假如采用非隔離內(nèi)置式電源,，直接用220V供電和外置式集中供電比較，實(shí)測(cè)的結(jié)果如下,。
      集中式供電的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的,。而且，它還是一種隔離式電源,，在燈管處沒(méi)有220V高壓,，只有低于36VDC的直流低壓，也是符合安全使用的條件,。
       另外,，這種結(jié)構(gòu)也很容易實(shí)現(xiàn)各種調(diào)光方案，例如手動(dòng)調(diào)光，光敏調(diào)光,，只要把調(diào)光控制信號(hào)送到各個(gè)DC/DC恒流模塊就能實(shí)現(xiàn),。其具體的方框圖如圖6圖7所示。

圖6. 手動(dòng)調(diào)光日光燈方框圖

圖7. 光敏調(diào)光日光燈的方框圖

　　五.結(jié)構(gòu)

　　按說(shuō),，LED日光燈既然稱(chēng)為日光燈那么它的結(jié)構(gòu)一定就是熒光燈的模樣,，連長(zhǎng)短、粗細(xì)也都一樣,，甚至稱(chēng)呼也是T10,、T8、T5,，也都一樣,，也就沒(méi)有什么可以討論的了。其實(shí)則不然,。LED日光燈在這方面走了很多彎路,，是值得大書(shū)特書(shū)的。
　　1. 全塑燈管,，早期的LED日光燈采用的是全塑燈管,，因?yàn)橹饕捎梅歉綦x式電源，為了避免觸電問(wèn)題,，所以更希望采用全塑燈管,。里面采用的是φ5的草帽管LED,。但是很快就證明了這種日光燈的光衰很?chē)?yán)重,，壽命非常短，不到1000小時(shí)就壞了,。這才發(fā)現(xiàn),，最大的問(wèn)題是散熱問(wèn)題。由于把熱量全部封死在管內(nèi),，根本無(wú)法散出去,，再加上草帽管本來(lái)壽命就短，當(dāng)然不可能長(zhǎng)壽命,。
　　2. 半塑半鋁管,，在發(fā)現(xiàn)了散熱問(wèn)題以后，就想到采用半塑半鋁的方案(圖8),。

圖8. 半塑半鋁燈管

　　在需要透光的那一半采用塑料,，在不需要透光而需要散熱的那一半就采用鋁合金。電源當(dāng)然是放在鋁管里面,?？磥?lái)問(wèn)題似乎是解決了。然而因?yàn)長(zhǎng)ED日光燈的功率通常在20W左右，它的發(fā)熱量還是相當(dāng)大的,。半根鋁管并不能解決它的散熱問(wèn)題,。所以又提出另一種散熱的鋁管結(jié)構(gòu)。

　　它把電源放到管外,，從而可以把半邊鋁殼完全做成散熱器,。扇骨形鋁管采用扇骨形狀的散熱結(jié)構(gòu)，大大增加了散熱器面積,。相對(duì)于半圓形的鋁管來(lái)說(shuō),，它的散熱面積至少增大了3倍以上。再加上電源不放在管內(nèi),，又可以減少熱量,，這就大大延長(zhǎng)了LED的壽命。

　(a)普通半鋁半塑管

 扇骨形鋁管(圖9)　

　　六.壽命

　　我們知道小功率LED指示燈的壽命是非常之長(zhǎng),，只是當(dāng)LED作為照明器件以來(lái),，LED的壽命問(wèn)題才被提出來(lái)。其實(shí)LED的壽命完全取決于它的結(jié)溫,。只要結(jié)溫夠低,，LED的壽命提高到十萬(wàn)小時(shí)以上是沒(méi)有問(wèn)題的。

　　但是由于LED本身的發(fā)光效率目前還是比較低,，大約還有70%的輸入功率要轉(zhuǎn)化為熱能,，如果這些熱不能很好地散發(fā)出去，LED的結(jié)溫就會(huì)升高,，于是LED的壽命就會(huì)隨之降低,。所以延長(zhǎng)LED壽命的根本辦法就是改進(jìn)其散熱。改進(jìn)散熱要從LED本身做起,。前面提到的3014,，就是靠增加底板金屬面積二改善了散熱，使其熱阻降低到只有51°C/W.,。只要散熱器做得足夠好,，可以保證接腳溫度在60°C以下，那么其壽命可以保證在5萬(wàn)小時(shí)以上,。

　　我們實(shí)測(cè)的結(jié)果也證明了這點(diǎn),，在25度室溫下，我們測(cè)得鋁散熱器的表面溫度為35度左右,，如果在45度環(huán)境溫度時(shí),，那么散熱器表面溫度就應(yīng)當(dāng)是55度，因?yàn)椴捎昧松裙切武X塑管,，鋁基板和鋁散熱器的熱阻大約50°C/W,。所以到LED底板溫度大約是60度,。因此可以保證其壽命為5萬(wàn)小時(shí)以上。

　　根據(jù)以上的分析：以下就來(lái)講述一下一個(gè)成功的LED日光燈商業(yè)照明解決方案,！目前由臺(tái)灣數(shù)能科技專(zhuān)門(mén)針對(duì)LED日光燈商業(yè)照明上的難題,，開(kāi)發(fā)了一款高精度恒流驅(qū)動(dòng)芯片NU501，解決了這個(gè)難題,，下面是具體的解決方案說(shuō)明：

　　LED日光燈商業(yè)照明解決方案的設(shè)計(jì)理念就是給LED一個(gè)適應(yīng)的工作環(huán)境,，充分發(fā)揮它本身的節(jié)能、環(huán)保,、壽命長(zhǎng)等特性,。

　　一、輸出驅(qū)動(dòng)電壓選擇外置式集中供電電源

　　電源模塊采用外置天關(guān)48V或36V穩(wěn)壓供電（20W以內(nèi)市電驅(qū)動(dòng)時(shí)48V左右比較合適,；較大的功率市電驅(qū)動(dòng)輸出電壓36V左右最合適）,，另外在每并聯(lián)燈串上串聯(lián)一個(gè)NU501芯片，實(shí)現(xiàn)每路LED燈串電流恒流（也就是路路恒流的概念）,。

　　特點(diǎn)：

　　基于串并聯(lián)安全考慮出負(fù)載合適的驅(qū)動(dòng)電壓值,盡量統(tǒng)一電壓值減小電源設(shè)計(jì)規(guī)格成本,；
　　基于安規(guī)規(guī)定，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要符合認(rèn)證要求,交流峰值超過(guò)42.4Vac或直流超過(guò)60Vdc的電壓,；
　　從解決LED照明市場(chǎng)大規(guī)模上量的技術(shù)和品質(zhì)問(wèn)題考慮,。
　　當(dāng)輸出電壓在48V左右時(shí)，低壓差線性恒流器件恒流效率高達(dá)99%,，恒流精度±3%以內(nèi),，不受任何外圍器件影響；當(dāng)輸出電壓在36V左右時(shí),，低壓差線性恒流器件恒流效率高達(dá)98.6%,，恒流精度±3%以內(nèi)，不受任何外圍器件影響,； 就算在離線式照明部分,，較低的電壓12V和24V，也分別有96%和98%的效率,；功率大小效率是相等的。

圖9：36V直流穩(wěn)壓供電,，NU501實(shí)現(xiàn)路路恒流電路圖

圖10：NU501路路恒流線路板實(shí)物圖

　　特點(diǎn)：最高效的驅(qū)動(dòng)恒流架構(gòu),；最高精度的恒流方式，受外圍器件影響最??；簡(jiǎn)潔、方便,、實(shí)用,，可輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)光！

　　AC-DC設(shè)計(jì)方面

　　開(kāi)關(guān)電源發(fā)展到今天是多年積累的結(jié)果，短期內(nèi)AC-DC直接恒流不可突破,；恒壓和恒流是矛和盾的關(guān)系,，必須要分開(kāi)考慮；恒流源負(fù)載調(diào)整率是1%（mA）/V,，達(dá)不到恒流效果,；想法越多成本越高，與風(fēng)險(xiǎn)成正比,。

　　特點(diǎn)：

　　要合理的利用現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源資源,，是最經(jīng)濟(jì)的；

　　恒壓和恒流技術(shù)結(jié)合是必然的 ,；

　　在穩(wěn)定的產(chǎn)品技術(shù)上創(chuàng)意才是有效的,。

　　與開(kāi)關(guān)恒流方式比較

　　二、散熱設(shè)計(jì)

　　1,、最短的熱傳到路徑,，減小熱傳導(dǎo)阻力；
　　2,、增大相互傳導(dǎo)面積,，增加熱傳到速度；
　　3,、合理的計(jì)算設(shè)計(jì)散熱面積,；

　　如果是用到燈光照明工程改造方面，如商場(chǎng)或辦公室用到的格珊燈（如圖11）,，可以直接把LED日光燈的燈條安裝在格珊燈支架上,，以利用格珊燈支架散熱面積大來(lái)進(jìn)行散熱，且無(wú)需另外開(kāi)模具做個(gè)鋁殼外殼進(jìn)行散熱,，這樣大大節(jié)約了工程的成本,，如圖11。

　　三,、商用照明電源成本節(jié)約

　　采用集中式外置電源（也就是多跟燈條共用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源）,，一般一個(gè)300W的外置開(kāi)關(guān)電源零售價(jià)在100元左右，足可以帶一整條工廠流水線照明,，或帶T8 0.6米8W燈管36根,，平均每根電源模塊成本只有2.5元~2.8元.

圖11為每5根0.6M格珊燈共用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源實(shí)物圖