一種替換型LED燈管的設(shè)計(jì)方案

隨著LED產(chǎn)品的技術(shù)革新，LED照明已逐步在家居、辦公、公共設(shè)施建設(shè)等照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。直管型燈管作為傳統(tǒng)照明領(lǐng)域的一大特色產(chǎn)品，具有較高的市場占有率，在LED照明產(chǎn)品大規(guī)模發(fā)展趨勢下，直管型LED燈管的研發(fā)推廣也在如火如荼的進(jìn)行著。本文介紹了一款了可取代傳統(tǒng)燈管的的LED燈管的設(shè)計(jì)方案，通過批量生產(chǎn)驗(yàn)證，該工藝方法操作簡單、可靠性高，可以進(jìn)行推廣及應(yīng)用，該款產(chǎn)品可取代傳統(tǒng)的直管熒光燈，市場前景十分廣闊。

1、直管型LED產(chǎn)品的分類及特點(diǎn)

1.1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類

從管型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上看，當(dāng)前市面上較常見的直管型LED產(chǎn)品主要有以下幾類：①半鋁半塑型;②塑包鋁型;③全塑型;④全玻璃管型 等。

1.2、全玻璃型LED直管燈的特點(diǎn)

全玻璃型直管LED憑著其自身的特色：外形與傳統(tǒng)T8(T5)光源一致，光色柔和、光效高，替換方便等優(yōu)點(diǎn)，在市場上的接受度越來越高，市場占有率也在穩(wěn)步上升。目前玻璃直管型LED雖已有一定的市場占有率，但真正能夠直接取代傳統(tǒng)熒光燈，直接點(diǎn)在原有熒光燈燈具的產(chǎn)品不多，我們基于替換方便的考慮，設(shè)計(jì)制作了一種外觀與傳統(tǒng)直管一致的LED燈管。

2、LED燈管的設(shè)計(jì)方案

結(jié)合傳統(tǒng)熒光燈的外形，替換型LED燈管部件分為：驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、外殼玻璃選型、堵頭燈頭、發(fā)光器件等。

2.1、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電路是替換型LED燈管設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，電路的接入模擬傳統(tǒng)熒光燈的燈絲。驅(qū)動(dòng)電源由用于降壓限流、整流濾波的主電路和具有正常點(diǎn)亮 LED 燈管和保護(hù) LED 燈管免受瞬間高壓沖擊的作用的模擬燈絲電阻電路組成。設(shè)計(jì)方案包括用于防止燈管因電流過大和 / 或電壓過大而損壞的過壓過流保護(hù)電路、僅在高頻電流輸入時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電壓的頻率檢測電路、用于將低頻交流電或高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)闊o雜波的直流電的整流濾波電路、用于整流濾波電路輸出的直流電進(jìn)行降壓以獲得 LED 日光燈管中的 LED 燈珠組的工作電壓的 BUCK 降壓電路、用于屏蔽所述的 BUCK 降壓電路中的 PWM 開關(guān)電路以直接控制所述的 BUCK 降壓電路工作的高頻直通電路;所述的過壓過流保護(hù)電路的輸入端接入市低頻交流電或電子鎮(zhèn)流器輸出的高頻交流電，所述的過壓過流保護(hù)電路的輸出端與所述的頻率檢測電路的輸入端連接，所述的頻率檢測電路的一個(gè)輸出端與所述的整流濾波電路的輸入端連接，所述的頻率檢測電路的另一個(gè)輸出端與所述的高頻直通電路的輸入端連接，所述的整流濾波電路的輸出端與所述的 BUCK 降壓電路的輸入端連接，所述的高頻直通電路的輸出端與所述的 BUCK 降壓電路的控制端連接，所述的 BUCK 降壓電路的輸出端與 LED 日光燈管中的 LED 燈珠組連接。驅(qū)動(dòng)線路如下圖1

2.2 、LED直管燈用玻管性能要求

直管型LED燈外殼玻璃管性能主要包括外觀效果、透光率、霧化度、耐溫耐濕性能、防潮性能、硬度、導(dǎo)電率、膨脹率、彎曲度、以及對整燈光色參數(shù)等方面的影響。

關(guān)鍵指標(biāo)如下：

①外觀效果：顏色一般為乳白色，表面光滑、無氣泡、無劃痕、無雜點(diǎn)等;

②透光率：測試計(jì)算方法，用同一個(gè)發(fā)光光源在指定電壓功率下分別套用相同規(guī)格的透明玻璃管和乳白色玻璃管，用積分球測試其光電色參數(shù)測試，乳白色的與透明的光效之比即為透光率，通常情況下透光率要求在92%以上;

③霧化度：將匹配的光源(燈珠)器件放在玻管內(nèi)，額定電壓、功率下將燈點(diǎn)亮，看不到發(fā)光點(diǎn)(燈珠)，要求整根玻璃管霧化度均勻、發(fā)光性能一致，無明顯明暗差異;

④耐溫性能：將玻璃管放在150℃高溫箱中，200小時(shí)后，無顏色變化，無爆裂、無變形等異常;

⑤耐水性：將玻璃放在60℃恒溫水浴箱中，24小時(shí)后，無顏色變化，無爆裂、無變形等異常;

⑥膨脹系數(shù)波動(dòng)：同一批玻管的膨脹系數(shù)波動(dòng)要求控制在±1×10-7/℃;

⑦導(dǎo)電性：玻璃管內(nèi)外壁均要求不導(dǎo)電;

⑧光色影響：乳白色玻管與透明玻璃管套用同一個(gè)光源測試光色參數(shù)，光譜、色溫、顯色指數(shù)不能有明顯差異;

⑨硬度：以T8玻璃為例，采用通用玻璃壓力計(jì)測試垂直壓力一般要求大于300N，具體以各廠家客戶為準(zhǔn)。

⑩彎曲度：以T8-1.2米長的玻管為例，一般要求彎曲度不超過3°。

以上性能中，透光率、霧化度、耐溫耐濕、光色影響是大多數(shù)廠家比較注重的。

2.3 、燈管設(shè)計(jì)

替換型LED燈管主要由：堵頭1、端頭線路板2、電源驅(qū)動(dòng)、發(fā)光模組3、外殼玻璃管4組成。發(fā)光模組有基板材料與貼片式LED燈珠組成，將LED燈珠均勻分布在基板中間部位。如下圖2

3、LED玻璃燈管生產(chǎn)方案

3.1 、LED燈管量產(chǎn)時(shí)存在的工藝難點(diǎn)

一般情況下玻璃燈管內(nèi)的發(fā)光器件與玻璃管采用膠水進(jìn)行粘結(jié)的，首先，膠水固化方面存在難度。LED玻璃燈管生產(chǎn)過程中的膠水一般為硅膠，固化過程中耗時(shí)較長，這樣在整個(gè)生產(chǎn)工藝中增加了產(chǎn)品周轉(zhuǎn)次數(shù)，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)連接過程中流暢度受到影響，生產(chǎn)效率較低。第二，點(diǎn)膠設(shè)備，在LED玻璃燈管生產(chǎn)過程中，PCB的固定及堵頭的安裝都需要點(diǎn)膠設(shè)備配合完成，目前點(diǎn)膠設(shè)備的工藝發(fā)展日趨成熟，工藝難度相對較小;第三，在LED燈管的整個(gè)安裝過程中，電源與堵頭安裝方面最為復(fù)雜，對實(shí)現(xiàn)作業(yè)流水化的阻力最大。

3.2 、燈管生產(chǎn)工藝自動(dòng)化方案考慮

為解決LED生產(chǎn)工藝中存在的相關(guān)難題，實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)化流水化生產(chǎn)作業(yè)，必須集中精力解決上述生產(chǎn)工藝中的問題。并且，對LED玻璃燈管生產(chǎn)工藝自動(dòng)化方案的探討也要作為工作重點(diǎn)展開，自動(dòng)化工藝在LED玻璃管的生產(chǎn)過程中起到降低成本和提高生產(chǎn)效率的作用，各企業(yè)在相關(guān)生產(chǎn)過程中，對自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)做出了相應(yīng)的規(guī)定，其中，自動(dòng)化的引進(jìn)必須簡化生產(chǎn)工藝，固定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，保障產(chǎn)品生產(chǎn)量的大幅提升。因此，對自動(dòng)化技術(shù)的引進(jìn)，提高產(chǎn)品產(chǎn)量的過程中必須按照固定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，簡化生產(chǎn)工藝的過程開展。

4、結(jié)束語：

本文簡述了一種全替換型LED玻璃燈管的設(shè)計(jì)方案，并對技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行解析，提出用模擬燈絲電阻設(shè)計(jì)線路、燈珠優(yōu)化排布等方案來解決技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)也提出采用自動(dòng)化點(diǎn)膠、自動(dòng)化裝配工藝方案，以此來優(yōu)化LED玻璃燈管設(shè)計(jì)、工藝方案，對LED玻璃燈管的量產(chǎn)推廣有一定的指導(dǎo)意義。