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LED球泡灯市场分析与各类球泡灯电源方案对比3140449956.docx
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时间:2021 年 x 月 x 日
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
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LED 球泡灯市场分析与各类球泡灯电源方案对比
LED 球泡灯全面取代白炽灯的时代即将到来
进入 2011 年以后,LED 逐渐向室内照明进军,这也意味着开始向民用家庭进军。
一方面这是一个大喜事,因为民用的市场是非常之大;另一方面也是一个极为严重的挑
战,因为民用市场要求成本特别低,可靠性特别高。现在离开完全满足民用市场的要求
还很远,可以说还有很长的路要走。
最普通的民用灯就是白炽灯,也就是我们普通用的灯泡。所以如果 LED 要取代白
炽灯泡,就要开发出一种无论在灯头形状还是外型上都和白炽灯泡类似的灯泡,这就是
我们通常称为 LED
球泡灯
。可以想象,
球泡灯
的市场是十分巨大的。
一.对 LED
球泡灯
的要求
因为要替换白炽灯,所以至少要有以下几方面的要求:
1.亮度要相当 白炽灯通常只讲瓦数而不讲流明数。LED 虽然也可以只讲瓦数,但是由于
LED 的光效还在不断发展,只说瓦数并不能代表其流明数。白炽灯最常用的瓦数有 15
瓦、30 瓦、45 瓦、60 瓦、75 瓦和 100 瓦等。如果要讲流明数,那么可以用白炽灯
的发光效率来计算。白炽灯的发光效率在 7.5-12lm/W。瓦数越大效率越高。所以上
面列出几种瓦数的白炽灯的相对流明数可以列表如下:
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
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如果采用 LED 来取代,也可以得出相应的瓦数。但是因为 LED 的发光效率在不断
攀升,所以很难给出准确的数字。假定采用目前通常的 LED1,其光效为 100lm/W,
假如采用最高光效的 LED2,其光效为 130lm/W(暖白的光效会低于此值)。就可以
得出对这两种光效 LED 相应的瓦数来。但是因为 LED 需要恒流源,而恒流源有一定的效
率,假定为 85%,另外因为 LED 不可能采用透明泡壳,而只能采用乳白泡壳。其透光
率大约为 85%。二者相乘等于 0.72。.考虑以上因素以后就可以得出和白炽灯相当的
瓦数来。由表中可见,LED2 在同样亮度时大约可以节省 10 倍的功率。有一点需要特
别说明的。就是从目前 LED
球泡灯
的光效和散热来说,它还不可能做到 10 瓦以上,也
就是说目前还只有可以取代 60-75W 白炽灯的 LED
球泡灯
。当然 PAR 灯就另当别论了
(后面将讨论)。
2.外形要类似 通常白炽灯为梨形的,所以 LED
球泡灯
也应当为梨形的。这点是很容易做
到。但是白炽灯为全玻璃制品,LED 因为要散热就很难采用全玻璃的结构。下面会详细
讨论 LED
球泡灯
的结构。
3.体积大小要相当,因为 LED 需要恒流源和散热器,所以这是非常难做到的
4.重量要相当,同样因为 LED 需要恒流源和散热器,所以这也是非常难做到的
5.灯头要相同 中国过去大都是采用卡口式,改革开放以后大都改用和美国一样的螺口
式。就是美国的 E26 或 E27。这点也还是很容易做到的
6.电源要相同,都应该是 220VAC(或美国的 110VAC),这也是没问题的
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
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二.LED
球泡灯
的结构
LED
球泡灯
可以分为外部结构和内部结构。我们先来看一下它的外部结构。一个典型的
LED
球泡灯
的外形如图 1 所示(这是作者最近在美国硅谷 Fry’s 电子商店上看到的最大
功率的 LED
球泡灯
,价$40):
图 1. LED
球泡灯
的外形
这是一个 5W 的 LED
球泡灯
,全长 13cm,散热器长 5cm,直径 4.5cm,泡壳长
5.2cm,直径 5.5cm,重量 114 克。它大约可以取代 45W 的白炽灯。其外部结构主
要包括 3 个部分,一个是灯头,二是散热器,三是泡壳。而内部结构则主要是 2 部分,
一是恒流驱动电源,二是 LED 灯板(包括铝基板和 LED)在内(图 2)。
图 2.
球泡灯
的构成
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
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下面分别来讨论这几个部分的构成。
三.
球泡灯
的电源
因为
球泡灯
都是用市电供电,所以电源也必须是市电交流输入的,英文称为
Off-Line,有把中文译成离线式是很不恰当的,因为英文原意是 From Line 的意思,
应该译成在线,但又会和网络的在线相混,所以不如就直接称为市电式电源。
球泡灯
的市电式电源基本指标如下:
1.电源基本类型:主要分隔离式和非隔离式两种,那是指负载端是否与火线 220V 隔离。
一般说,非隔离因为不需要隔离变压器,所以成本低,但要求铝基板耐压高,否则散热
器就有可能带电。所以比较不容易通过安规检验。隔离式就比较安全,比较容易通过安
规,但成本高。
2.电源输出功率:因为
球泡灯
的体积大小必须和玻壳的白炽灯相当,所以散热器大小有
限,目前还不能超过 9W。
3.电源效率:一般隔离式在 80-85%左右,非隔离式在 90%左右
4.电源功率因数(PF):不加 PF 校正在 0.5-0.6,加 PF 校正在 0.9-0.99 左右
5.体积大小:由于
球泡灯
留给电源的空间很小,所以体积的限制很严。
下面来介绍几种典型的
球泡灯
电源。
3.1 非隔离式电源
下面是一个采用美国安森美 NCP1014 的非隔离式电源原理图(图 3)
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时间:2021 年 x 月 x 日
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
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图 3. 非隔离式电源原理图
这个电源的基本指标如下:
图 4. NCP1014LEDGT 外形图
其实这个电源的核心就是一个恒流二极管 NSI45025,以确保 LED 恒流在 25mA。
所以它只能用于小功率贴片式的 LED。其中外加的集成电路 NCP1014 实际上是一个有
源式的功率因数校正(PFC),可以把它的功率因数提高到>0.9 以满足美国能源之星
的要求。输入端的 L1,C1,C2 是一个防电磁干扰 EMI 的滤波器。它的缺点是非隔离,
所以 220V 会直接加到负载 LED 上。
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