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LED吸顶灯及其电源二

发布时间:2020-06-30 19:00:22 阅读: 来源:雕版机厂家

4.2 LED吸顶灯的灯罩

灯罩通常采用PC板,其性能如下:

(1)透光性:P C板透光率最高可达89%,可与玻璃相妣美。UV涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变,雾化,透光不佳,十年后透光流失仅为6%,PVC流失率则高达15%—20%,玻璃纤维为12%-20%。

(2)抗撞击:PC板撞击强度是普通玻璃的250-300倍,同等厚度亚克力板的30倍,是钢化玻璃的2-20倍,用3kg锤以下两米坠下也无裂痕,有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。

(3)防紫外线:PC板一面镀有抗紫外线(UV)涂层,另一面具有抗冷凝处理,集抗紫外线、隔热防滴露功能于一身。可阻挡紫外线穿过,及适合保护贵重艺术品及展品,使其不受紫外线破坏。

(4)重量轻:比重仅为玻璃的一半,节省运输、搬卸、安装以及支撑框架的成本。

(5)阻燃:国家标准GB50222—95确认,PC板为难燃一级,即B1级。PC板自身燃点是580摄氏度,离火后自熄,燃烧时不会产生有毒气体,不会助长火势的蔓延。

(6)可弯曲性:可依设计图在工地现场采用冷弯方式,安装成拱形,半圆形顶和窗形。最小弯曲半径为采用板厚度的175倍,亦可热弯。

(7)温度适应性:PC板在-100℃时不发生冷脆,在135℃时不软化,在恶劣的环境中其力学,机械性能等均无明显变化。

(8)耐候性: PC板可以在-40℃至120℃范围保持各项物理指标的稳定性。人工气候老化试验4000小时,黄变度为2,透光率降低值仅0.6%。

4.3 LED吸顶灯的散热

采用小功率的LED灯珠,排列分散一些,可以有助于散热。

吸顶灯在结构上的特点也是有利于散热的。

1.内部空气无阻挡自由流通。这是吸顶灯相比于其他灯具最大的优点。密闭而不流通的空气是一种绝热性能很好的绝热体,反过来,能够自由流通的空气却是最好的散热体。世界上所有的发热物体最后都是把热量散发到空气中去的。因为吸顶灯的底板有很多小孔,所以在吸顶灯的灯罩里,LED灯珠所产生的热量可以通过空气立刻传递到外边去。

2.灯罩能够很好散热。我们知道对流和辐射散热主要和面积及材料有关,而塑料的辐射散热的效果是很好的,而且灯罩的厚度很薄,所以塑料的导热不好的影响可以忽略。这可以从图4中加以说明。

图4. 较薄的厚度减小了导热系数的作用

吸顶灯的泡壳厚度只有1-2mm。所以虽然它的导热系数只在0.1-1W/mk,但还是能够很快地把热量从一边传到另一边。

而且塑料的辐射能力是很强的,见下表:

材料

黑色塑料

抛光未氧化

0.02-0.1

0.06

0.8-0.9

粗加工轻微氧化

0.3-0.4

0.5

严重氧化

0.4-0.45

0.8

所以泡壳可以很好地辐射散热。

因为在吸顶灯的内部空气的流通很好,很容易把热量带到泡壳上。所以灯罩起了主要的散热作用。

1.面积大:根据圆形的面积计算公式:S=πr2,或S=π(d/2) 2,对于一个直径为45cm的圆形吸顶灯,它的底板面积就是1590cm2。因为吸顶灯通常安装在室内,没有过高室温,所以可以采用40cm2/W的经验数据,那样也可以散去40W的功率。但是由于底板靠近天花板,不易散热,所以底板的实际散热效果会差很多。

而灯罩因为是曲面形,其面积要比圆形更大,而且它的安装朝下,没有任何阻挡,所以散热效果要比底板更好。

2.关键的问题是要把安装LED灯珠的铝基板或印制板的铜箔面积做得足够大。

实验证明,对于小于30W的吸顶灯采用普通的印制板就可以很好地散热,而且为了利用自由流通的空气。在印制板的两面把热量带走,所以也不需要把铝基板或印制板通过导热胶紧贴底板来散热,反而要把印制板垫高离开底板5mm,以便空气流通。

3.底板上多打一些通风孔会对散热有很大的好处。这些通风孔应当打在外圈,以免被阻挡。但也可能带来小虫钻入的可能性。

采取以上措施以后,LED吸顶灯并不需要很重的鳍片式散热器也可以满足散热的要求。可以说LED吸顶灯是唯一不需要特制的铝散热器的LED灯具。

一.LED吸顶灯的电源

现在让我们先来看一下普通吸顶灯的电源。

普通吸顶灯通常采用电子镇流器,或者称为高频变压器。但是市面上的电子镇流器的质量都比较差。例如,作者就测试了一款普通吸顶灯安装了飞利浦的32W环形灯管。实测的结果如下:Pin=16W,PF=0.62。所以它只用到环形灯管50%的功率,而且功率因数也很差。作者也测试了一个9W节能灯的参数,测得Pin=8.4W,PF=0.563

二者的功率因数都不能满足>0.7的要求,但仍然在市面上大量流通。

对于LED吸顶灯的电源可以分为非隔离式和隔离式两大类:

5.1 非隔离恒流源,由于LED吸顶灯不像球泡灯那样容易被用户用手触摸到,而且由于不需要接触式导热,它的内部结构很容易把铝基板或印制板和金属底板绝缘起来,所以采用非隔离电源是可以很容易通过CE、UL等安全认证。再加上它的安装通常是由专业的电工来安装,也减小了用户触电的危险。

我们知道LED必须采用恒流源来驱动,否则由于它的负温度系数,而会使电流急剧上升导致结温升高,寿命缩短。恒流源分为线性和开关式两种。线性恒流源的优点是不会产生电磁干扰(EMI),简单,成本低。它的缺点是效率比较低。

1.采用恒流二极管的非隔离恒流源

恒流二极管是一种线性恒流源,它的恒流作用可以用来驱动LED。最简单的方法就是把恒流二极管直接和LED串联。但是我们在用于LED驱动时必须注意选择恰当的电流和耐压。

?最低电压

由于恒流二极管需要一定的电压Vk才能够进入恒流,所以太低的电源电压是无法工作的。通常这个Vk大约在5-10V左右。

?最高电压

由于恒流二极管必须能吸收掉电源电压的变化,对于同样的百分比,220V就要比110V的变化范围大一倍。例如对于+10%~-20%的变化范围,对于220V就意味着22+44=66V的变化范围,经过桥式整流以后这个变化还会加大1.2倍,变成79.2V。而对于110V电源,同样的变化范围只相当于39.6V的变化范围。电压越低,就意味着功耗越小,效率越高。所以可以说恒流二极管更适用于110V市电的国家。

?最大电流

由于恒流二极管的功耗受到限制,所以过大的电流也是不合适的。例如1W的LED通常需要350mA,恒流二极管就很难提供。即使能够提供,它的功耗也过大而使整体效率大为降低。

?恒流二极管最适用的使用场合就是交流市电供电的LED灯具,采用很多小功率LED串联,也就是高压小电流的情况是最为合适。

图4就是一种用于吸顶灯的恒流二极管驱动源。其负载是80颗3022串联,总功率为16W。所用的恒流二极管也是恒流在60mA。假如手头的恒流二极管只有30mA的,就需要2串并联。

在这里,恒流二极管的作用就是要在输入市电电压变化时,保持输出电流不变,当然也可以消除由于LED负温度系数所引起的电流增大。但是由于恒流二极管的耐压有一定的限制,所以它所能吸收的电源电压变化也是有限的。就拿100V耐压的CRD来说,它的工作电压范围还要减去它的最小工作电压10V,可用的电压范围也就只有90V。用在220V市电电源里, 如果市电变化+10%,~-20%,就相当于整流后为290~211V,电压变化79V,在其耐压范围内。假如所用的LED为80颗,如果正向电压为3.3V,那么总电压为264V,正好相当于220V经过桥式整流以后的值。这时候恒流二极管上没有压降,但是这时候它是不能工作的而至少需要10V压降,也就是要求整流后电压为274V,市电电压为228VAC。那时候恒流二极管压降为最小,功耗也最小,只有0.03Ax10V=0.3W,整体效率为最高可达96%(当然还要考虑整流器的效率,实际上还会低一些)。如果市电增高至242VAC,那么恒流二极管电压就增高为26.4V,其功耗也增加到0.79W,这时候效率就等于91%。

如果市电电压低于228V,是不是恒流二极管就不工作呢?并不是,但的确是不恒流了,这时候它和LED就会达到一个新的平衡点,那就是二者的电压和等于市电电压经过整流后的电压。因为LED伏安特性的非线性,所以很难用公式来表示。总之,当市电电压降低时,LED中的电流就会随市电电压的降低而降低。其亮度也会跟着变暗。但是这时候恒流二极管的压降不大所以并不消耗很多功率。所以效率还是很高的。

前面假定了LED的正向压降为3.3V,实际上即使其额定为3.3V,在开机一段时间以后,由于结温的升高,正向压降就会降低至3.1V甚至3.0V。

一个采用恒流二极管的8W电源的实测结果如下表所示:

Vin V

Pin W

VCRD V

VLED V

ILED mA

效率 η

240

8.5

68.1

250.5

25.6

75.44%

235

8.3

58.2

252

25.7

78.03%

230

8.2

50.7

253.7

26.2

81.06%

225

8.3

43.3

252.7

27.1

82.51%

220

8

39.3

255

27.5

87.66%

215

8

26.6

255.6

27.8

88.82%

210

7.9

20.5

255

27.8

89.73%

205

7.7

17.8

251.4

27.7

90.44%

200

7.2

13.9

250.8

27.5

95.79%

195

6.4

4.2

250

25.2

98.44%

190

5.8

4.2

243.9

23.7

99.66%

有表中可见,采用恒流二极管以后其最高效率的确可以做到非常高。是一种值得选用的电源。为了在220V得到最高的效率,看来应该串联90个以上的LED。

各种恒流二极管的参数如下表所示:

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