LED日光燈管設(shè)計(jì)探索

張英英

（陜西烽火佰鴻光電科技有限公司，陜西 西安 710075）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，綠色節(jié)能環(huán)保理念不斷深入人心，綠色、高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命的LED照明燈具逐漸走入人們的視野，國(guó)家首先大力發(fā)展的是室外燈具比如：路燈、隧道燈，近年來(lái)也逐漸涉及到室內(nèi)商業(yè)照明部分，商業(yè)照明領(lǐng)域應(yīng)用最多的是節(jié)能燈管、節(jié)能燈泡、筒燈、射燈等等，在家居和商業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用量很大。這里主要談一下傳統(tǒng)熒光燈到LED日光燈的改造。

傳統(tǒng)熒光燈管是我們最為熟悉的家用傳統(tǒng)燈具，它的燈頭型號(hào)是 G13，長(zhǎng)度主要有 586mm、892mm、1198mm，管徑主要有 T5、T8、T10、T12。

傳統(tǒng)熒光燈分類

T5 燈管：4W、6W、8W、13W

T8 燈管：15W、18W、20W、30W、33W、36W、38W、58W、70W

T10 燈管：20W、40W、65W

T12 燈 管 ：20W、25W、30W、40W、65W、75W、80W、85W、100W、125W

1 燈管結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示

圖1 尺寸圖

型號(hào) A(mm) D（mm） 燈頭T8586±1mm Φ26 G13892±1mm Φ26 G131198±1mm Φ26 G13

LED日光燈替換傳統(tǒng)熒光燈的基本思想是不改變傳統(tǒng)的支架，直接替換燈具的方式，所以燈管的外形尺寸沒(méi)有發(fā)生變化。

2 燈管的發(fā)光原理

2.1 傳統(tǒng)熒光燈的發(fā)光原理

電源接通后，220V交流電經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)流器，在鎮(zhèn)流器互感的作用下產(chǎn)生約為600V的高壓，加在啟輝器的兩端，600V高壓擊穿氖泡里的氖氣，而發(fā)出紅光，并發(fā)出熱量，氖泡里的熱敏觸點(diǎn)，在熱力的作用下，身展，并碰到另一個(gè)觸點(diǎn)，接觸上以后，此時(shí)，氖泡處于短路狀態(tài)。短路后，燈管的燈絲在短路的作用下，通電，發(fā)光，發(fā)熱。由于氖泡內(nèi)短路，氖泡兩端不在有電，不一會(huì)，氖泡里的熱敏絲冷卻，而收縮，觸點(diǎn)斷開(kāi)。由于啟輝器內(nèi)的氖泡里的熱敏絲斷開(kāi)，所以，燈管兩端的燈絲得不到電壓而停止發(fā)熱，但燈管內(nèi)的水銀蒸汽未涼，在啟輝器斷開(kāi)的同時(shí)，燈管里的水銀蒸汽在在熱力和600V高壓的作用下，導(dǎo)通發(fā)光。發(fā)光后的燈管兩端電壓急劇下降，降到220V左右，燈管在220V交流電的供應(yīng)下穩(wěn)定的工作，而啟輝器由于電壓降到了220V，內(nèi)部氖泡無(wú)法導(dǎo)致發(fā)光，所以啟輝器不再工作。到此，日光燈的工作程序去不完成。如果一次未能啟動(dòng)燈管，啟輝器將反復(fù)的通斷，直到燈管正常工作為止。

圖2 電感鎮(zhèn)流器熒光燈接線

2.2 LED日光燈的發(fā)光原理

（1）LED 燈珠的發(fā)光原理。 LED（Light Emitiing Diode）即發(fā)光二極管，它利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)其兩端加上正向電壓時(shí)，半導(dǎo)體中的載流子復(fù)合，放出過(guò)剩的能量，引起光子發(fā)射，產(chǎn)生可見(jiàn)光。

對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含 Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層，約200～500nm。LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過(guò)改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500～10000K的各色白光。

（2）LED日光燈的發(fā)光原理。LED日光燈接通電源以后，220V市電首先通過(guò)LED開(kāi)關(guān)電源將交流電壓裝換成LED所需的直流電壓，然后直流電壓直接驅(qū)動(dòng)LED燈珠發(fā)光。

3 燈管的組成

（1）傳統(tǒng)直管熒光燈的組成。傳統(tǒng)熒光光燈由玻璃燈管、支架、啟輝器、鎮(zhèn)流器組成（電子鎮(zhèn)流器的支架不含啟輝器）。玻璃燈管是360°發(fā)光的，人眼的有效利用光比較少。

圖3 散熱鋁型材

鎮(zhèn)流器和啟輝器主要是啟動(dòng)燈管發(fā)光的，要求的啟動(dòng)電壓很高，對(duì)電網(wǎng)的壓力很大。

（2）LED日光燈的組成。LED日光燈由LED燈珠，開(kāi)光電源、散熱鋁型材、PC燈罩、鋁基板組成。散熱鋁型材：采用國(guó)家新型實(shí)用帶反射面設(shè)計(jì)高品質(zhì)鋁合金型材，表面加厚絕緣層氧化處理。鋁基板：采用高導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)質(zhì)鋁基板，保障LED熱量快速傳遞

圖4 鋁基板

高導(dǎo)熱鋁基板與散熱型材緊密連接，確保熱量快速散發(fā)，保障LED散熱要求及使用壽命。

圖5 LED燈珠

光源：采用3528，單顆3528亮度達(dá)7-8LM。不同色溫可選，能滿足不同場(chǎng)所對(duì)色溫的要求。

PC燈罩：全部采用原裝進(jìn)口阻燃PC材料，使燈具透光率更高，燈光更加柔和、均勻、不刺眼且經(jīng)久耐用，不會(huì)老化發(fā)黃。

圖6 乳白PC罩

圖7 透明PC罩

電源：高可靠性驅(qū)動(dòng)電源，隔離（85-265VAC）和非隔離（175-265VAC）電源，轉(zhuǎn)換效率接近90%，功率因素大于90%，THD小于10%，有短路、雷電、過(guò)流、過(guò)壓和高溫保護(hù)，啟動(dòng)無(wú)延時(shí)無(wú)頻閃、對(duì)電網(wǎng)無(wú)污污染。

圖8 非隔離電源

圖9 隔離電源

圖10 電源絕緣外殼

電源外殼：采用耐高溫、絕緣、阻燃PC材料，確保燈具的安全性。分別是圖書(shū)借閱者、圖書(shū)館工作人員和圖書(shū)館管理人員。圖書(shū)借閱者的需求是查詢圖書(shū)館所存的圖書(shū)、個(gè)人借閱情況及個(gè)人信息的修改；圖書(shū)館工作人員對(duì)圖書(shū)借閱者的借閱及還書(shū)要求進(jìn)行操作，同時(shí)形成借書(shū)或還書(shū)報(bào)表給借閱者查看確認(rèn)；圖書(shū)館管理人員的功能最為復(fù)雜，包括對(duì)工作人員、圖書(shū)借閱者、圖書(shū)進(jìn)行管理和維護(hù)，及系統(tǒng)狀態(tài)的查看、維護(hù)并生成催還圖書(shū)報(bào)表。

圖書(shū)借閱者可直接查看圖書(shū)館圖書(shū)情況，如果圖書(shū)借閱者根據(jù)本人借書(shū)證號(hào)和密碼登錄系統(tǒng)，還可以進(jìn)行本人借書(shū)情況的查詢和維護(hù)部分個(gè)人信息。一般情況下，圖書(shū)借閱者只應(yīng)該查詢和維護(hù)本人的借書(shū)情況和個(gè)人信息，若查詢和維護(hù)其他借閱者的借書(shū)情況和個(gè)人信息，就要知道其他圖書(shū)借閱者的借書(shū)證號(hào)和密碼。這些是很難得到的，特別是密碼，所以不但滿足了圖書(shū)借閱者的要求，還保護(hù)了圖書(shū)借閱者的個(gè)人隱私。

圖書(shū)館工作人員有修改圖書(shū)借閱者借書(shū)和還書(shū)記錄的權(quán)限，所以需對(duì)工作人員登陸本模塊進(jìn)行更多的考慮。在此模塊中，圖書(shū)館工作人員可以為圖書(shū)借閱者加入借書(shū)記錄或是還書(shū)記錄，并打印生成相應(yīng)的報(bào)表給用戶查看和確認(rèn)。

圖書(shū)館管理人員功能的信息量大，數(shù)據(jù)安全性和保密性要求最高。本功能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)信息、借閱者信息、總體借閱情況信息的管理和統(tǒng)計(jì)、工作人員和管理人員信息查看及維護(hù)。圖書(shū)館管理員可以瀏覽、查詢、添加、刪除、修改、統(tǒng)計(jì)圖書(shū)的基本信息；瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)、添加、刪除和修改圖書(shū)借閱者的基本信息，瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)圖書(shū)館的借閱信息，但不能添加、刪除和修改借閱信息，這部分功能應(yīng)該由圖書(shū)館工作人員執(zhí)行，但是，刪除某條圖書(shū)借閱者基本信息記錄時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)該圖書(shū)借閱者借閱記錄的級(jí)聯(lián)刪除。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）用戶無(wú)需考慮系統(tǒng)的安裝維護(hù)。

（2）界面美觀、簡(jiǎn)單明快、主題突出。

（3）用戶可以方便的瀏覽書(shū)籍信息。

（4）顧客可以注冊(cè)成為系統(tǒng)用戶，只有注冊(cè)成功的系統(tǒng)用戶才可以進(jìn)行借閱、歸還圖書(shū)。

5 構(gòu)成功能模塊

數(shù)字圖書(shū)館平臺(tái)主要由前臺(tái)管理模塊和后臺(tái)管理模塊構(gòu)成。

（1）前臺(tái)管理模塊：①圖書(shū)列表：詳細(xì)介紹（名稱，圖片，庫(kù)存數(shù)量、內(nèi)容介紹）等。②用戶模塊：用戶登錄、注冊(cè)、修改資料。

（2）后臺(tái)管理模塊：①圖書(shū)管理：添加、刪除、修改、圖片上傳。②用戶管理：查看修改用戶資料、修改、刪除用戶。③出版社管理：出版社的添加、刪除、修改。④借閱管理：圖書(shū)的借閱、歸還。

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的總的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)圖書(shū)借閱的系統(tǒng)化、規(guī)范化和網(wǎng)絡(luò)化，并實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)資料的集中統(tǒng)一的管理，以及實(shí)現(xiàn)用戶在網(wǎng)上對(duì)圖書(shū)的查詢與借閱。界面設(shè)計(jì)清晰，簡(jiǎn)潔，但不失美觀。系統(tǒng)的不足之處為：沒(méi)有實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的盤(pán)點(diǎn)模塊，圖書(shū)館里的圖書(shū)數(shù)量沒(méi)有做好統(tǒng)計(jì)，使之不能對(duì)館藏圖書(shū)是否在庫(kù)進(jìn)行查詢，這是整個(gè)系統(tǒng)的缺憾之處。

6 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)在這個(gè)信息高速發(fā)展的時(shí)代，時(shí)間是最重要的一點(diǎn)，一個(gè)簡(jiǎn)單的操作流程，可以給用戶和操作人員都帶來(lái)方便，節(jié)省了時(shí)間，并且減少了以往用筆記錄所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。