一種替換型LED燈管的設(shè)計方案

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)計方案，通過批量生產(chǎn)驗證，該工藝方法操作簡單、可靠性高，可以進行推廣及應(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

1.1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點分類

從管型結(jié)構(gòu)特點上看，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

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，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)動設(shè)計、外殼玻璃選型、堵頭燈頭、發(fā)光器件等。

2.1、驅(qū)動電路設(shè)計

驅(qū)動電路是替換型LED燈管設(shè)計的關(guān)鍵，電路的接入模擬傳統(tǒng)熒光燈的燈絲。驅(qū)動電源由用于降壓限流、整流濾波的主電路和具有正常點亮 LED 燈管和保護 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電路、僅在高頻電流輸入時產(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、無雜點等;

②透光率：測試計算方法，用同一個發(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、功率下將燈點亮，看不到發(fā)光點(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小時后，無顏色變化，無爆裂、無變形等異常;

⑥膨脹系數(shù)波動：同一批玻管的膨脹系數(shù)波動要求控制在±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測試垂直壓力一般要求大于300N，具體以各廠家客戶為準。

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

替換型LED燈管主要由：堵頭1、端頭線路板2、電源驅(qū)動、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)時存在的工藝難點

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，固化過程中耗時較長，這樣在整個生產(chǎn)工藝中增加了產(chǎn)品周轉(zhuǎn)次數(shù)，各個生產(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膠設(shè)備配合完成，目前點膠設(shè)備的工藝發(fā)展日趨成熟，工藝難度相對較小;第三，在LED燈管的整個安裝過程中，電源與堵頭安裝方面最為復(fù)雜，對實現(xiàn)作業(yè)流水化的阻力最大。

3.2 、燈管生產(chǎn)工藝自動化方案考慮

為解決LED生產(chǎn)工藝中存在的相關(guān)難題，實現(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)工藝自動化方案的探討也要作為工作重點展開，自動化工藝在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，對自動化技術(shù)的引進做出了相應(yīng)的規(guī)定，其中，自動化的引進必須簡化生產(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，對自動化技術(shù)的引進，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)計方案，并對技術(shù)難點進行解析，提出用模擬燈絲電阻設(shè)計線路、燈珠優(yōu)化排布等方案來解決技術(shù)難點，同時也提出采用自動化點膠、自動化裝配工藝方案，以此來優(yōu)化LED玻璃燈管設(shè)計、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。