【探討】LED日光燈內置電源的缺點和問題的嚴重性

　　LED日光燈是采用CREE與AOD超高亮LED白光作為發(fā)光光源，外殼為亞克力/鋁合金（客戶定義）。外罩可用PC管制作，耐高溫達135度。 LED日光燈與傳統(tǒng)的日光燈在外型尺寸口徑上都一樣，長度有60cm和120cm、150cm三種，其功率分別為10W、16W和20W，而20W傳統(tǒng)日光燈（電感鎮(zhèn)流器）實際耗電約為53W，40W傳統(tǒng)日光燈（電感鎮(zhèn)流器）實際耗電約為68W。

　　目前，幾乎市場上所有l(wèi)ed日光燈的電源都是采用內置式。所謂內置式就是指電源可以放在燈管里面。這種內置式的最大優(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。內置式電源有兩種，一種是非隔離式（圖1），一種是隔離式（圖2）。

　　非隔離是指在led負載端和220V輸入端有直接連接，因此觸摸負載就有觸電的危險。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認證。

　　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認證。

　　一、內置電源LED日光燈的耗電

　　采用內置式電源的最大優(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)流器結構說起：

　　我們知道，最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）的損耗，結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，以內置非隔離式的20W LED日光燈為例，實測結果如下。

　　也就是說，直接替換的結果是效率大大降低，對于國產電感鎮(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

　　內置電源的另一個最大缺點是壽命低。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）。

　　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，其結果就是使得LED的結溫升高，壽命縮短。

　　不僅如此，由于電源內置，電源的熱量也就加入到管內，假定電源的效率為88％，所以就有2.4W的熱量也要散去，相當于又要增加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為，內置電源的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。

　　三、使用成本

　　因為內置電源的LED日光燈壽命只有10,000小時，和外置電源的50,000小時相比，其使用成本顯然高了5倍。不僅如此，在使用過程中，不管是LED損壞了，還是電源損壞了，通常兩個都要一起丟棄。而外置式電源的LED日光燈，則可以壞了哪個丟哪個。

　　此外，內置電源式也增加了電子垃圾的回收處理的成本。因為必須把電源部分拆出來再分別處理。