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2  非隔離恒流源的電原理圖

　　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3  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論證。

　　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)?？梢员苊庥|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4  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5  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：

(a) 傳統(tǒng)電路

(b)電子鎮(zhèn)流器

圖6  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6a）,。

　　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6b），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7  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8圖9所示,。

圖8  手動(dòng)調(diào)光日光燈方框圖

圖9  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。

　　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。

        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10）,。     

圖10   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,。看來(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),。如圖9 扇骨形鋁管

　　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,。

圖11. 扇形燈管

　　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,。

　　最后我們可以給出各種結(jié)構(gòu)和電源的綜合優(yōu)缺點(diǎn)比較表：