LED吸頂燈及其驅(qū)動電源解讀

　　2012年將是LED全面、大規(guī)模進入家庭的一年。美國家庭中主要是采用E26型的白熾燈。但在中國的城市家庭中則很少有人還用白熾燈，而大多數(shù)采用彎曲熒光燈管的吸頂燈。如何生產(chǎn)價格低廉、性能良好的LED吸頂燈將是對于LED從業(yè)者的一個極大的挑戰(zhàn)。為了做好這一替代工作，我們首先要對普通吸頂燈有充分的了解，才能做到知己知彼百戰(zhàn)百勝。

　　一、普通吸頂燈

　　1.1吸頂燈的外形

　　普通吸頂燈的外形雖然有很多種（圖1），但最普通的就是圓形或方形，復雜的則更有各種奇形怪狀的水晶吸頂燈：

　　圖1.各種形狀的吸頂燈

　　1.2吸頂燈的燈管

　　其燈管大多是彎折后的T5熒光燈（圖2），品種規(guī)格繁多，主要有以下幾種。

　?。╝）圓環(huán)形 　 　 　　?。╞）U形 　　 　 　（c）2D形

　　圖2. 用于吸頂燈的熒光燈

　　1.3吸頂燈的功率，并沒有明確的規(guī)定。

　　其功率最常用的有10W、16W、21W、28W、32W、38W、40W等幾種。

　　二． 普通吸頂燈的問題和缺點

　　2.1 發(fā)光效率低

　　帶鎮(zhèn)流器節(jié)能燈的整燈光效只有55lm/W，最高的大功率U型也只有80lm/W。而且因為所有這些吸頂燈大多采用T5型燈管，折彎成各種形狀。但不管最后折彎成什么形狀，它都是360度發(fā)光的，其中向上的180度的光線必須反射回來才會變成有用的光線，這個反射過程就會損失很多光。所以做成燈具以后的光效至少要打70%的折扣。也就是上述光效還要再乘以0.7。而且在實際使用時，它的亮度隨時間衰減得很快。例如一根飛利浦的32W環(huán)形T5三基色燈管YH32RR16，色溫為6500oK，其發(fā)光效率為67lm/W，總流明數(shù)為2150lm，實際上只有70%的光線可以利用。也就是只有1500lm。

　　2.2 含汞

　　而汞的沸點很低，在常溫下可蒸發(fā)。一支廢舊丟棄熒光燈破碎后，立即向周圍散發(fā)汞蒸氣，瞬間可使周圍空氣中的汞濃度達到10-20毫克/立方米，超過國家規(guī)定的汞在空氣中最高允許濃度（為0.01毫克/立方米）的1000至2000倍，人體一次吸入2.5克汞蒸氣即有生命危險。而且液態(tài)汞的滲透率極高，掉到地下以后就會立刻滲入地下污染地下水。1毫克汞足以污染5454.5公斤飲用水，使之達不到安全的飲用標準。現(xiàn)在拼命推廣節(jié)能燈，實際上也是對我們子孫不負責任的做法。

　　2.3 壽命低

　　節(jié)能燈管按照熒光粉劃分有：混合粉、鹵粉、三基色。鹵粉壽命在3000～4000小時；混合粉壽命在4000～6000小時；三基色號稱在8000小時以上。

　　2.4鎮(zhèn)流器質(zhì)量低

　　熒光燈所用的鎮(zhèn)流器大多數(shù)無法給出足夠的功率，例如作者實測一個32W熒光燈所用的鎮(zhèn)流器其輸出功率只有16W，也就是只有50%的額定功率。而且所有熒光燈的壽命之所以短，主要是鎮(zhèn)流器的壽命很短，而且一旦熒光燈損壞，鎮(zhèn)流器通常也跟著損壞。幾乎所有人的經(jīng)驗都是一般一年就要換一次鎮(zhèn)流器或燈管，大多數(shù)時候是一年不到，兩個都要換。

　　2.5 價錢也不便宜

　　一般的吸頂燈價錢在幾十到幾百元的都有，國外品牌的吸頂燈要600元以上，至于一些帶有水晶飾物的吸頂燈，價錢高達幾千元以上比比皆是，而其光源只不過頂多是一個40W的異形熒光燈而已。所以吸頂燈不像普通節(jié)能燈那么便宜。

　　三、LED吸頂燈的優(yōu)點

　　3.1 發(fā)光效率高

　　LED本身的發(fā)光效率已經(jīng)到達130lm/W以上，所以LED吸頂燈的整體光效已經(jīng)可以達到100lm/W。而且這個效率還在每年增長，據(jù)估計，到2020年，LED本身的發(fā)光效率將會達到240lm/W。光效高就意味著節(jié)能。根據(jù)實測的結(jié)果，一盞8W的LED就可以取代一盞32W的吸頂燈。電功率可以節(jié)省4倍以上。

　　3.2 壽命長

　　LED的壽命為10萬小時，做成燈具以后，現(xiàn)在實際上公認的壽命為至少3萬小時，高質(zhì)量的可以做到5萬小時，要比熒光燈長10倍以上，即使最高壽命的三基色熒光燈的壽命為1萬小時，也還高出5倍以上。

　　3.3 不含汞

　　3.4 無紫外線輻射，無光線污染

　　3.5 可以根據(jù)需要提供各種色溫的光線，通常有2550-3700oK，和4700-7000oK。

　　3.6 無玻璃零部件，耐沖擊、振動，便于運輸。

　　3.7 不需要鋁制散熱器，成本低，重量輕

　　四、LED吸頂燈的構(gòu)成和散熱

　　不考慮華麗的水晶吸頂燈，普通LED吸頂燈的構(gòu)造和普通吸頂燈沒有什么區(qū)別。都是由底殼，外罩，電源，燈等4個部分組成。

　　4.1 LED吸頂燈的燈珠

　　通常對于功率大于30W以上的大多采用1W的LED燈珠，低于30W的大多采用小功率LED燈珠（例如3020，3014，3528等）。建議采用貼片式小功率LED，以便于散熱，也可以提高發(fā)光的均勻度。

　　燈珠可以按照其外形來排列，例如假定外形為圓形，那么燈珠就排成圓形，反之，假如外形是方形，那么就排成方形。即便如此，燈珠的排列也還是有很多種方法，一個典型的LED吸頂燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3. LED的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　圖中圓環(huán)形的印制板上有兩圈LED燈珠，它是采用23顆0.4W的5730型LED燈珠，總共功率為18W。中間的長方形為其恒流電源，方盒右下角則為遙控接收器的光敏二極管，以接收遙控亮度的紅外控制信號。

　　需要提出的是仍然有大量的低價LED吸頂燈采用了小功率草帽燈，然而由于草帽燈的熱阻很大（450℃/W），很難把熱導出，因而光衰嚴重，壽命很短。

　　4.2 LED吸頂燈的燈罩

　　燈罩通常采用PC板，其性能如下：

　?。?）透光性：P C板透光率最高可達89%，可與玻璃相妣美。UV涂層板在太陽光下爆曬不會產(chǎn)生黃變，霧化，透光不佳，十年后透光流失僅為6%，PVC流失率則高達15%—20%，玻璃纖維為12%-20%。

　　（2）抗撞擊：PC板撞擊強度是普通玻璃的250-300倍，同等厚度亞克力板的30倍，是鋼化玻璃的2-20倍，用3kg錘以下兩米墜下也無裂痕，有“不碎玻璃”和“響鋼”的美稱。

　?。?）防紫外線：PC板一面鍍有抗紫外線（UV）涂層，另一面具有抗冷凝處理，集抗紫外線、隔熱防滴露功能于一身?？勺钃踝贤饩€穿過，及適合保護貴重藝術(shù)品及展品，使其不受紫外線破壞。

　　（4）重量輕：比重僅為玻璃的一半，節(jié)省運輸、搬卸、安裝以及支撐框架的成本。

　?。?）阻燃：國家標準GB50222—95確認，PC板為難燃一級，即B1級。PC板自身燃點是580攝氏度，離火后自熄，燃燒時不會產(chǎn)生有毒氣體，不會助長火勢的蔓延。

　?。?）可彎曲性：可依設(shè)計圖在工地現(xiàn)場采用冷彎方式，安裝成拱形，半圓形頂和窗形。最小彎曲半徑為采用板厚度的175倍，亦可熱彎。

　?。?）溫度適應性：PC板在-100℃時不發(fā)生冷脆，在135℃時不軟化，在惡劣的環(huán)境中其力學，機械性能等均無明顯變化。

　　（8）耐候性： PC板可以在－40℃至120℃范圍保持各項物理指標的穩(wěn)定性。人工氣候老化試驗4000小時，黃變度為2，透光率降低值僅0.6％。

　　4.3 LED吸頂燈的散熱

　　采用小功率的LED燈珠，排列分散一些，可以有助于散熱。吸頂燈在結(jié)構(gòu)上的特點也是有利于散熱的。

　　1. 內(nèi)部空氣無阻擋自由流通。這是吸頂燈相比于其他燈具最大的優(yōu)點。密閉而不流通的空氣是一種絕熱性能很好的絕熱體，反過來，能夠自由流通的空氣卻是最好的散熱體。世界上所有的發(fā)熱物體最后都是把熱量散發(fā)到空氣中去的。因為吸頂燈的底板有很多小孔，所以在吸頂燈的燈罩里，LED燈珠所產(chǎn)生的熱量可以通過空氣立刻傳遞到外邊去。

　　2. 燈罩能夠很好散熱。我們知道對流和輻射散熱主要和面積及材料有關(guān)，而塑料的輻射散熱的效果是很好的，而且燈罩的厚度很薄，所以塑料的導熱不好的影響可以忽略。這可以從圖4中加以說明。

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