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详解LED日光灯相关知识
LED日光灯LED日光灯是采用超高亮LED白光作为发光光源，外壳为亚克力/铝合金。外罩可用PC管制作，耐高温达135度。LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样，长度有60cm和120cm、150cm三种，其功率分别为10W、16W和20W，而20W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为53W，40W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为68W.
　　LED日光灯T8
　　［1］定义：
　　10WLED日光灯亮度要比传统40W日光灯还要亮，16WLED日光灯要比传统64W日光灯还要亮，LED日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为AC85V-260V（交流），无需起辉器和镇流器，启动快，功率小，无频闪，不容易视疲劳。它不但超强节能更为环保。是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。
　　LED日光灯安装比较简单，它分电源内置和外置两种，电源内置的LED日光灯安装时，将原有的日光灯取下换上LED日光灯，并将镇流器和起辉器去掉，让220V交流市电直接加到LED日光灯两端即可。电源外置的LED日光灯一般配有专用灯架，更换原来的就可以使用了。
　　LED日光灯节电高达80%以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率。
　　发光原理：
　　PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。
　　发光效率：
　　一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。
　　早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变--TIP结构，表面粗化技术。
　　电气特性：
　　电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数。LED消耗功率，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。散发的热量（功率）可表示为。
　　光学特性：
　　LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为+2~3A/.LED发光亮度L与正向电流近似成比例：，K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。
　　热学特性：
　　小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显着。所以散热设计很关键。
　　寿命：
　　LED的长时间工作会光衰引起老化，尤其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命，比如35%，这样更有意义。
　　LED日光灯LED日光灯是采用超高亮LED白光作为发光光源，外壳为亚克力/铝合金。外罩可用PC管制作，耐高温达135度。LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样，长度有60cm和120cm、150cm三种，其功率分别为10W、16W和20W，而20W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为53W，40W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为68W.
　　LED日光灯T8
　　［1］定义：
　　10WLED日光灯亮度要比传统40W日光灯还要亮，16WLED日光灯要比传统64W日光灯还要亮，LED日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为AC85V-260V（交流），无需起辉器和镇流器，启动快，功率小，无频闪，不容易视疲劳。它不但超强节能更为环保。是国家绿色节能照明工程重点开发的产品之一，是目前取代传统的日光灯的主要产品。
　　LED日光灯安装比较简单，它分电源内置和外置两种，电源内置的LED日光灯安装时，将原有的日光灯取下换上LED日光灯，并将镇流器和起辉器去掉，让220V交流市电直接加到LED日光灯两端即可。电源外置的LED日光灯一般配有专用灯架，更换原来的就可以使用了。

　　LED日光灯节电高达80%以上，寿命为普通灯管的10倍以上，几乎是免维护，不存在要经常更换灯管、镇流器、起辉器的问题，约半年下来节省的费用就可以换回成本。绿色环保型的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于工人的视力保护及身体健康，6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，有助于集中精神，提高效率。
　　发光原理：
　　PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。
　　发光效率：
　　一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率，其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性（如组件材料的能带、缺陷、杂质）、组件的垒晶组成及结构等相关。而组件的取出效率则指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。因此，关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差及组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率与组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。
　　早期组件发展集中在提高其内部量子效率，主要方法是通过提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，从而可获得70%左右的理论内部量子效率，但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论上的极限。在这样的状况下，光靠提高组件的内部量子效率是不可能提高组件的总光量的，因此提高组件的取出效率便成为重要的研究课题。目前的方法主要是：晶粒外型的改变--TIP结构，表面粗化技术。
　　电气特性：
　　电流控制型器件，负载特性类似PN结的UI曲线，正向导通电压的极小变化会引起正向电流的很大变化（指数级别），反向漏电流很小，有反向击穿电压。在实际使用中，应选择。LED正向电压随温度升高而变小，具有负温度系数LED消耗功率，一部分转化为光能，这是我们需要的。剩下的就转化为热能，使结温升高。散发的热量（功率）可表示为。
　　光学特性：
　　LED提供的是半宽度很大的单色光，由于半导体的能隙随温度的上升而减小，因此它所发射的峰值波长随温度的上升而增长，即光谱红移，温度系数为+2~3A/.LED发光亮度L与正向电流近似成比例：，K为比例系数。电流增大，发光亮度也近似增大。另外发光亮度也与环境温度有关，环境温度高时，复合效率下降，发光强度减小。
　　热学特性：
　　小电流下，LED温升不明显。若环境温度较高，LED的主波长就会红移，亮度会下降，发光均匀性、一致性变差。尤其点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显着。所以散热设计很关键。
　　寿命：
　　LED的长时间工作会光衰引起老化，尤其对大功率LED来说，光衰问题更加严重。在衡量LED的寿命时，仅仅以灯的损坏来作为LED寿命的终点是远远不够的，应该以LED的光衰减百分比来规定LED的寿命，比如35%，这样更有意义。
　　LED日光灯特点
　　LED日光灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大，15W的亮度相当于普通40W日光灯，抗高温，防潮防水，防漏电。使用电压有：110V、220V可选，外罩可选玻璃或PC材质。灯头与普通日光灯一样。
　　LED日光灯采用最新的LED光源技术，数位化外观设计，节电高达70%以上，12W的LED日光灯光强相当于40W的日光灯管LED日光灯寿命为普通灯管的10倍以上，几乎免维护，无须经常更换灯管、镇流器、启辉器。绿色环保的半导体电光源，光线柔和，光谱纯，有利于使用者的视力保护及身体健康。6000K的冷光源给人视觉上清凉的感受，人性化的照度差异设计，更有助于集中精神，提高效率。
　　1、适用性强，在室内外各种恶劣环境下的适应性和可靠性都有提高
　　2、色彩丰富：由三基色（红、绿、蓝）显示单元箱体组成，使电子屏实现显示色彩丰富、高饱和度、高解析度、显示频率高的动态图像
　　3、亮度高：采用超高亮度的LED，太阳强光底下远距离仍清晰可见
　　4、效果好：采用非线性校正技术，图像更清晰，层次感更强
　　5、可靠性强：采用静态扫描技术和模块化设计技术，可靠性、稳定性更高
　　6、显示模式多样化：支持多种显示模式。
　　普通日光灯特点
　　普通日光灯两端各有一灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有萤光粉，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使萤光粉发出柔和的可见光。
　　普通日光灯工作特点：灯管开始点燃时需要一个高电压，正常发光时只允许通过不大的电流，这时灯管两端的电压低于电源电压。
　　普通日光灯管两端装有灯丝，玻璃管内壁涂有一层均匀的薄萤光粉，管内被抽成真空度10-3-10-4毫米汞柱以后，充入少量惰性气体，同时还注入微量的液态水银。电感镇流器是一个铁芯电感线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时，则在线圈中将引起磁通的变化，从而产生感应电动势，其方向与电流的方向相反，因而阻碍着电流变化。
　　起辉器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管与一个电容并联而成，电容的作用为消除对电源的电磁的干扰并与镇流器形成振汤回路，增加启动脉冲电压幅度。放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压脉冲加到灯管两端。
　　当普通日光灯接入电路以后，起辉器两个电极间开始辉光放电，使双金属片受热膨胀而与静触极接触，于是电源、镇流器、灯丝和起辉器构成一个闭合回路，电流使灯丝预热，当受热时间1-3秒后，起辉器的两个电极间的辉光放电熄灭，随之双金属片冷却而与静触极断开，当两个电极断开的瞬间，电路中的电流突然消失，于是镇流器产生一个高压脉冲，它与电源叠加后，加到灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而引起弧光放电，在正常发光过程中，镇流器的自感还起着稳定电路中电流的作用。
　　通过LED日光灯属性特点与普通日光灯属性特点对比得出结论：
　　LED日光灯和普通日光灯比较具备优点如下：
　　节能，寿命长，适用性好，因单颗LED的体积小，可以做成任何形状，回应时间短，环保，无有害金属，废弃物容易回收，色彩绚丽，发光色彩纯正，光谱范围窄，并能通过红绿蓝三基色混色成七彩或者白光。
　　LED日光灯和普通日光灯比较LED日光灯具备缺点如下：价格贵，目前能普遍做到的光效率和理论光效率还有很大差距，目前能做到的寿命和理论寿命还有很大差距，。还是有一定的发热量，光衰还可以大幅度缩小。
　　优点：
　　1、环保灯具，保护地球
　　传统的日光灯中含有大量的水银蒸汽，如果破碎水银蒸汽则会挥发到大气中。但LED日光灯则根本不使用水银，且LED产品也不含铅，对环境起到保护作用。LED日光灯公认为二十一世纪的绿色照明。
　　2、高效转换，减少发热
　　传统灯具会产生大量的热能，而LED灯具则是把电能全都转换为光能，不会造成能源的浪费。而且对文件，衣物也不会产生退色现象
　　3、清静舒适，没有噪音
　　LED灯具不会产生噪音，对于使用精密电子仪器的场合为上佳之选。适合于图书馆，办公室之类的场合。
　　4、光线柔和，保护眼睛
　　传统的日光灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100-120次的频闪。LED灯具是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，保护眼睛。
　　5、无紫外线，没有蚊虫
　　LED灯具不会产生紫外线，因此不会象传统的灯具那样，有很多蚊虫围绕在灯源旁。室内会变得更加干净卫生整洁。
　　6、电压可调80V-245V
　　传统的日光灯是通过整流器释放的高电压来点亮的，当电压降低时则无法点亮。而LED灯具在一定范围的电压之内都能点亮，还能调整光亮度。
　　7、节省能源，寿命更长
　　LED日光灯的耗电量是传统日光灯的三分之一以下，寿命也是传统日光灯的10倍，可以长期使用而无需更换，减少人工费用。更适合于难于更换的场合。
　　8、坚固牢靠，长久使用。
　　LED灯体本身使用的是环氧树脂而并非传统的玻璃，更坚固牢靠，即使砸在地板上LED也不会轻易损坏，可以放心地使用。
　　9、与普通的荧光灯相比，LED日光灯无需镇流器，无需启辉器，无频闪。
　　10、免维护，频繁开关不会导致任何损坏。
　　11、安全且有稳定的质量可以经受4kv高电压散热量低可以工作在低温-30℃高温55℃。
　　12、对周围环境不会有影响没有紫外线和红外线，没有有害材料，如汞，保护眼睛，也没有噪声。
　　13、抗振动性好，便于运输。
　　材料组成与外观
　　1、LED日光灯由多颗超亮度小功率LED、透光性高的PC外罩、散热铝件及电源组成。
　　2、LED日光灯采用的光源有草帽头和贴片灯珠两种型号。
　　其中常用的贴片灯珠有3528、5050、1W大功率等
　　3、LED日光灯外壳有两种：
　　1）透明的PC外壳，透光性能高，可看到里面的灯珠；
　　2）半透明的磨砂外壳，光线透出较柔和。
　　4、LED日光灯内置电源，工作电压为宽电压，从85V到265V均可使用。
　　5、LED日光灯可做成红、黄、蓝、绿、白、暖白颜色。
　　基本规格参数
　　T5：目前LEDT5灯管规格
　　T8：目前T8部分规格
　　适用范围：
　　写字楼、工厂、商场、学校、居家等室内照明。
LED日光灯的性能、电源、结构和寿命
LED日光灯的性能、电源、结构和寿命
作者：上海龙茂微电子有限公司(茅于海)
LED日光灯
— 性能、电源、结构和寿命 —
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：
荧光灯的发光效率大约是55-80 lm/W(Philips公司T8荧光灯的发光效率为72lm/W)，而LED的发光效率在100 lm/W以上，最近Cree公司的XLampXP-G的发光效率已经到130流明/W，而且以后还会不断提升。二者之差现在已经将近一倍。而以后有可能达到3倍以上。
2.灯具效率高：灯具的效率主要是指有效光效，因为荧光灯是360度发光的，而在反方向发出的光就没有什么用处。所以荧光灯通常采用一个白色的灯罩，可以把相当一部分的反向光反射回来，一般来说，荧光灯的灯具效率大约只有70%。而LED日光灯则是120度发光的，所以全部光都是有效光。虽然有时候也会觉得120度发光角度窄了一点，不过大多数情况下还是够用的。而且这个发光角度也是可以根据需要来加以调整的
前面提到Philips的T8荧光灯的发光效率为72lm/W，36W的荧光灯一共发出2592流明，但是灯具效率只有70%，所以有效的流明数为1814.4流明，而LED的发光效率已经超过130lm/W，假定为100lm/W，那么只要18W就可以达到1800流明，也就是只要荧光灯一半的功率就可以有相同的亮度。
而且LED的发光效率还在逐年升高。
3.电源效率高
因为所有灯具除白炽灯以外都是需要有专门的电源供电的，电源的效率也就影响了整个灯具的效率。
下面以Philips公司的36WT8荧光灯为例。它的额定输出功率为36W，但是由于接入了电感镇流器，实测输入功率为42.4W，也就是铁芯电感损耗了6.4W,效率降低为85%，大多数国产的铁芯电感功耗在10W以上，功率因素低于0.512。而LED的电源效率通常高达90%，一个18W的LED日光灯只要20W的输入功率。功率因素也可以达到0.9以上。
和荧光灯相比大约可以节省一半以上的电，也就是说采用一个18瓦的LED日光灯可以取代一个36瓦的荧光灯。
不仅如此，LED日光灯还有很多其他优点：
4.寿命长：一个仔细设计的LED日光灯的寿命可以达到5万小时。而一个荧光灯的寿命通常只有5,000小时(有些国产的荧光灯寿命只有300小时)。二者相差将近10倍。最好的长寿命日光灯也只有10,000小时，二者也还相差5倍。
5.不含汞，无污染。我们知道，荧光灯都含有汞。36mm荧光灯中含有25-45mg的汞，26mm(T8)中含有20mg的汞。而荧光灯都是采用易碎的玻璃作为外壳，一旦玻璃破碎，其中的汞就会马上就会蒸发到空气中，瞬间可使周围空气中的汞浓度达到10-20毫克/立方米，超过国家规定的1000-2000倍。而汞是一种对人体十分有害的有毒物质，汞蒸气达0.04至3毫克时会使人在2至3月内慢性中毒，达1.2至8.5毫克时会诱发急性汞中毒，如若其量达到20毫克，会直接导致动物死亡。而1mg的汞就足以污染5454.5公斤的饮用水，使之达不到饮用标准。而LED日光灯中不含任何有毒物质，是一种完全绿色环保无污染光源。
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.价格
目前LED日光灯唯一的缺点就是价格高。
不过尽管目前LED日光灯的价格大约是荧光灯的十倍左右，如果联系到它的寿命、节电和无污染来看，仍然是合算的。因为如果和寿命为5,000小时的荧光灯相比，那么寿命为5万小时的LED日光灯就已经值得花10倍的价钱去买，而在其间所节省的电能就完全是纯收益了。在日本，因为荧光灯含汞，所以坏掉的荧光灯还要付出和买一个新的日光灯同样的钱作为有毒物质处理费。所以，在日本即使采用长寿命(10,000小时)的荧光灯，所付出的钱也相当于贵10倍的LED日光灯。
在一些24小时连续工作的场地，例如地下停车场、24小时加班生产的工厂等地方。节电也是十分重要的。如上所述，一根T8的LED日光灯大约可以节省20瓦电，一年下来就可以节省20x365x24/1000=175.2度电。假如以每度电0.7元计算，那么一年下来，可以节省电费122.64元，两年下来，就可以节省出这根LED日光灯的成本。以后所节省的电费就成为纯收益了。
所以现在国外有一种称之为EMC(能源管理合同Energy Management Contract)作法。就是由一家财团或银行出资。替一个地下停车场或商场免费安装LED日光灯，但是要向业主收取所有节省下来的电费，协议有效期可能为5年。只要2年以后，就可以回收所有投资，第三年开始，所有节省下来的电费就变成是纯收益了。这是一个十分有利的投资项目。国内也开始有人这样做了。
更何况按照Haitz定律，LED的价格每十年将降低十倍!
三.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
3020
1500-2100

135

G公司
3020
1800-2600
5.6 (20mA)
160
20,000(Ta=60ºC，20mA）
L公司
3014
2100-3600
9 (30mA)
45
50,000(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。这将在下一节中讨论。
四.电源
LED日光灯的电源分为内置式和外置式两种。所谓内置式就是指电源可以放在灯管内部。这种内置式的最大优点就是可以做成直接替换现有的荧光灯管，而无需作任何改动。所以内置式的形状都是做成长条形，以便塞进半圆形的灯管中去。
下面先介绍两种内置式，非隔离型和隔离型。
1.非隔离式恒流电源： 非隔离是指在负载端和输入端有直接连接，因此触摸负载就有触电的危险。
目前用得最多的是非隔离直接降压型电源。也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后就直接用降压(Buck)电路进行降压和恒流控制。其电原理图如下图所示：

图1. 非隔离恒流源的电原理图
这种非隔离式电源的主要技术特点：从18V到450V的宽电压输入范围，恒流输出;采用频率抖动减少电磁干扰，利用随机源来调制振荡频率，这样可以扩展音频能量谱，扩展后的能量谱可以有效减小带内电磁干扰，降低系统级设计难度;可用线性及PWM调光，支持上百个0.06W LED的驱动应用，工作频率25KHz-300KHz，可通过外部电阻来设定。
非隔离恒流源的优点是简单、指标高，它的输出电流可以按LED串并联的个数决定。但是大多数情况下，它的输出电流不能太大，输出电压也不能太高。例如264个小功率LED连接成22个串联，12串并联，每串20mA，一共240mA。体积也可以做得很小，通常是做成长条形的，以便放进T10或T8的管子里。假如每串的电流是30mA，12并就是360mA。在有些非隔离的电源中就无法实现，为了保持总电流240mA不变，就只能改成8串并联。但假如LED的总数不变，就要求串联的数目增加到33个。这时候总电压就会增加到108.9V。但是通常这种非隔离恒流源的允许的最高输出电压是80V。只能维持原来的22串，这样LED的总数就只能是176颗，即使采用30mA，其总流明数有可能不能满足要求。

图2. 非隔离降压式恒流源的外形照片
通常其效率大约在88-90%之间，功率因素大约在0.88-0.92之间。
然而这种非隔离电源也有一些局限性，因为非隔离的电源会把交流电源的高压引入到负载端，从而引起触电的危险。通常LED和铝散热器之间的绝缘也就靠铝基板的印制板的薄膜绝缘。虽然这个绝缘层可以耐2000V高压，但有时螺丝孔的毛刺会产生所谓的爬电现象，使得难以通过CE论证。
2.隔离式恒流电源：隔离式是指在输入端和输出端有隔离变压器隔离，这种变压器可能是工频也可能是高频的。但都能把输入和输出隔离起来。可以避免触电的危险。这种隔离式的日光灯电源原理图如图3所示。

图3. 隔离式LED日光灯电源原理图
这种隔离式LED日光灯电源外形照片如下图所示，

图4隔离式LED日光灯电源的照片
一般来说，由于加入了变压器，所以隔离式电源的效率会有所降低，通常大约在88%左右。而且变压器的体积也比较大。放进T10灯管还可以，但是放进T8的灯管就比较紧张。
3.内置式电源的优点和代价
内置式电源的最大优点就是能够直接替换现有采用电感镇流器的荧光灯，而不需要拆去任何东西。现有荧光灯的电源分两种，如图5所示：
(b)电子镇流器

图5. 荧光灯电源电路图
我们知道，最普通的荧光灯的起辉是采用一个串联的铁芯电感和一个并联的起辉器(图5a)。
在直接替换时，只要拔掉起辉器就可以了。但是由于铁芯电感仍然串联在电路中，所以它仍然带来将近6.4-10W的损耗，结果使得这部分的额外损耗大大降低了LED的节电功效。例如，本来一个18W的LED日光灯可以取代一个36W的荧光灯，不论采用上述非隔离式还是隔离式的电源，其效率至少为88%以上，那么其输入功率为20.45W，现在还要加上这个额外的6.4W，使得输入功率变成26.85W，其总效率也就降低为67%，如果采用某些国产的铁芯电感，其功耗高达10W，输入功率就要变成30.45W，使得总效率只有59%。这就使LED的节电效能大打折扣。不仅如此，由于电源内置，电源的热量也就加入到管内，假定电源的效率为88%，所以就有2.45W的热量也要散去，假定LED本身的发光效率为30%，也就是有70%的电功率变成热量，相当于12.6W的电功率变成热量，现在还要再加上内置电源的2.45W的热量，相当于增加了20%的热量。使得LED的散热又增加的一份困难，或者说，使得LED的使用寿命也更加缩短。其实所增加的这部分热量还不至于缩短太多的寿命(20%左右)，然而把电源放倒管子里面，电源本身就要承受由LED产生的很高的环境温度，这就大大降低了电解电容的寿命，也就降低了整个灯具的寿命。另外真正带来的问题是使得散热器的结构不能最佳化。这个问题才是更为严重的问题，会使LED寿命降低数倍之多。这将在以后做详细的解释。
假如原来采用的是电子镇流器(图5b)，那么直接替换所产生的问题就更麻烦了。因为这时候加在日光灯两端的是一个高频高压。必须先用整流器变成直流高压，再用降压恒流源去驱动LED。这时候的效率将变成前面电子镇流器的效率和后面的降压恒流源效率的乘积就可能连70%都不到。
4.集中式外置电源
为了得到最高的性能最好采用集中式外置电源。因为目前推广LED日光灯的主要场所是政府机关、办公室、商场、学校、地下停车库、地铁等场所，往往一间房间采用不止一个日光灯，可能在10个以上。这时候就应该采用集中式的外置电源。所谓集中式是指采用一个大功率的AC/DC开关电源，统一供电，而每个日光灯则采用单独的DC/DC恒流模块。这样可以得到最高的效率和最大的功率因素。

图5. 集中式外置电源
现在大功率的AC/DC开关电源的效率很容易做到95%,功率因素可以做到0.995。而降压式的DC/DC恒流源的效率也很容易做到98%。这样总效率可以做到931%。这时的性能可以做到最高。
以20W LED灯管为例，假如采用非隔离内置式电源，直接用220V供电和外置式集中供电比较，实测的结果如下。
性能指标
内置式非隔离
电源本身
内置式加上
镇流电感
内置式加上
电子镇流器
外置式（每根灯管）
总功率
25.6W
26.85W
30.5W
22.18W
效率
78％
74％
65%
92％
功率因素
0.946
0.51
0.916
0.99
集中式供电的优点是显而易见的。而且，它还是一种隔离式电源，在灯管处没有220V高压，只有低于36VDC的直流低压，也是符合安全使用的条件。
另外，这种结构也很容易实现各种调光方案，例如手动调光，光敏调光，只要把调光控制信号送到各个DC/DC恒流模块就能实现。其具体的方框图如图6图7所示。

图6. 手动调光日光灯方框图

图7. 光敏调光日光灯的方框图
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8)。

图8. 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9)。
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9. 扇形灯管
六.寿命
我们知道小功率LED指示灯的寿命是非常之长，只是当LED作为照明器件以来，LED的寿命问题才被提出来。其实LED的寿命完全取决于它的结温。只要结温够低，LED的寿命提高到十万小时以上是没有问题的。
但是由于LED本身的发光效率目前还是比较低，大约还有70%的输入功率要转化为热能，如果这些热不能很好地散发出去，LED的结温就会升高，于是LED的寿命就会随之降低。所以延长LED寿命的根本办法就是改进其散热。改进散热要从LED本身做起。前面提到的3014，就是靠增加底板金属面积二改善了散热，使其热阻降低到只有51°C/W.。只要散热器做得足够好，可以保证接脚温度在60°C以下，那么其寿命可以保证在5万小时以上。
我们实测的结果也证明了这点，在25度室温下，我们测得铝散热器的表面温度为35度左右，如果在45度环境温度时，那么散热器表面温度就应当是55度，因为采用了扇骨形铝塑管，铝基板和铝散热器的热阻大约50°C/W。所以到LED底板温度大约是60度。因此可以保证其寿命为5万小时以上。
最后我们可以给出各种结构和电源的综合优缺点比较表：
内置式非隔离电源
内置式隔离式电源
外置式非隔离
电源
外置式隔离式电源
外置式集中供电电源
可直接替换铁芯电感荧光灯
可直接替换铁芯电感荧光灯
无法直接替换需拆去镇流器
无法直接替换需拆去镇流器
无法直接替换需拆去镇流器
不易通过CE、UL认证
容易通过CE、UL认证
不易通过CE、UL认证
容易通过CE、UL认证
容易通过CE、UL认证
存在触电隐患
无触电隐患
存在触电隐患
无触电隐患
无触电隐患
效率低：67%
效率低：67%
效率高：88%
效率高：90%
效率极高:93%
功率因素差：0.51
功率因素差：0.51
功率因素高：>0.9
功率因素高：
>0.9
功率因素极高：>0.99
电解电容温升高,电源寿命低
电解电容温升高,电源寿命低
电解电容温升低,电源寿命高
电解电容温升低,电源寿命高
电解电容温升低,电源寿命高
散热差、LED寿命低：<10,000hrs
散热差、LED寿命低：<10,000hrs
散热好，LED寿命高: >50,000hrs
散热好，LED寿命高 : >50,000hrs
散热好，LED寿命高: >50,000hrs
电源成本低：<19元
电源成本高：
>35元
电源成本略高:>20元
电源成本略高:>36元
电源成本高:>50元
LED或电源损坏时都要一起丢弃
LED或电源损坏时都要一起丢弃
LED或电源损坏时不必一起丢弃
LED或电源损坏时不必一起丢弃
LED或电源损坏时不必一起丢弃
无法调光
无法调光
无法调光
无法调光
可以调光
展望
目前中国每年要生产几十亿支荧光灯，这些荧光灯废弃以后，渗透到地下水中的水银不知道要给我们的后代带来多大的危害性。如前所述，LED日光灯比起传统的荧光灯具有无可比拟的优点，而且随着LED的发光效率的逐年提高，成本逐年降低，全面取代荧光灯的时代指日可待。
但是现在全国每年顶多生产几十万支LED日光灯，而且大部分是出口，国内使用寥寥无几。
实际上，应该说即使现在它在经济上已经是完全值得取代现有荧光灯，再加上它的无毒，环保，…，等等优点，现在就值得大力推广。尤其是作为政府和各种非盈利绿色环保组织和机构，从现在开始就应该大力宣传各种LED灯具的优越性，对广大人民群众进行宣传教育，宣讲其优越性。各个银行、金融机构更应该全力参加EMC合同，减少人们的顾虑，使得其更容易推广。尤其是节能环保是关系到减缓大气变暖、拯救地球的重要措施。是人人都要积极行动起来的头等大事。希望我们推广LED日光灯也能在这个过程中贡献我们一份微薄的力量。
LED日光灯相关知识点详解
LED日光灯LED日光灯是采用超高亮LED白光作为发光光源，外壳为亚克力/铝合金。外罩可用PC管制作，耐高温达135度。LED日光灯与传统的日光灯在外型尺寸口径上都一样，长度有60cm和120cm、150cm三种，其功率分别为10W、16W和20W,而20W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为53W,40W传统日光灯（电感镇流器）实际耗电约为68W.
LED日光灯T8
[1]定义：
10WLED日光灯亮度要比传统40W日光灯还要亮，16WLED日光灯要比传统64W日光灯还要亮，LED日光灯亮度尤其显得更柔和更使人们容易接授。使用寿命在5万-8万小时供电电压为为AC85V-260V（交流），无需起辉器和镇流器，启动快