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      干貨| LED燈具功率偏差分析

      LED照明產品“質量門”事件高發,一方面是行業規范和監管缺位,另一方面是企業自身品質意識淡薄,設計能力、工藝水平缺陷。

      本文以LED燈具功率偏差失控為例,理論推算結合案例演算,詳細分析驅動電源恒流精度,LED正向壓降分布對燈具功率的偏差影響,供設計人員參考,以提升LED產品的設計品質。

      近期各媒體頻繁報道國家和地方質檢部門抽檢LED光源和LED燈具質量不合格事件,高發的“質量門”事件嚴重損害企業自身形象和我國LED產業在國際舞臺的品牌形象,情勢令人警醒。

      在不合格測試項目中,燈具實際測試功率與產品宣稱功率不符合占不小的比例。早在2010年我國已發布國家標準GB/T24908-2010《普通照明用自鎮流LED燈性能要求》中的第5.3條要求“燈在額定電壓和額定頻率下工作時,其實際消耗功率與額定功率之差不應大于15%或0.5W”,國際電工委員會亦在IEC62722-1第7款中要求“燈具的電參數標稱值與實際值偏差不應大于10%”。

      筆者認為,造成產品功率偏差的原因有如下幾點:

      第一,迫于成本壓力,生產環節偷工減料,省去了必要的產品測試流程,不合格品未在廠內剔除,以次充好流向市場。

      第二,LED燈珠散熱設計余量不足,裝配工藝,來料的偏差造成燈珠過熱,正向壓降(Vf)下降失控,造成燈具實際功率偏離下限。

      第三,燈具選配的驅動電源熱穩定性差,輸出電流溫度漂移大,直接造成燈具功率在大范圍偏離。

      第四,為降低LED燈珠來料采購成本,燈珠采購未按設計要求挑選LED Vf分布BIN,造成LED實際消耗功率偏離設計中心值。

      第五,選配的驅動電源恒流精度低(一般為5%-8%),無法適配燈珠多樣的Vf BIN。

      筆者認為,前三個原因直接反應生產廠家的品質意識淡薄,與設計關聯性不大,本文不展開評述,后兩個誘因與燈具驅動電源的精度設計有強相關性,具體分析如下:

      根據燈具功率計算表達式

      干貨| LED燈具功率偏差分析

      推導出:

      干貨| LED燈具功率偏差分析

      Pin-燈具標稱功率

      △P-偏差百分比

      C-驅動電源效率

      U0-LED燈串正向壓降設計中心值

      △U-偏差百分比

      I0-LED驅動電流設計中心

      △I-偏差百分比

      假定驅動電源精度(△I)為5%,若要滿足IEC功率標稱要求,△P在10%以內,根據表達式【1】計算得出LED燈串電壓偏差百分比(△U)約為4.8%,這意味著要嚴格篩選LED燈珠Vf BIN,直接造成隱形的燈珠采購成本攀升。

      例如,工程師選用OSRAM LCW CRDD系列燈珠(Vf BIN表如下)12顆設計中心值為36V的燈串。

      干貨| LED燈具功率偏差分析

      干貨| LED燈具功率偏差分析

      若選用恒流精度5%驅動電源,則要求燈串壓降最小值為34.27V,最大值為37.72V。

      對照燈珠的Vf BIN分布表格不難發現,在不采取有效混BIN措施的情況下,近一半的燈珠無法在量產時使用,燈珠采購成本間接大幅增加。

      若選用恒流精度為1%驅動電源,則要求燈串壓降最小值為32.79V,最大值為39.204V,完全覆蓋燈珠Vf BIN,無需任何混BIN措施,生產成本,采購成本大幅減少。

      通過上述案例對比分析不難看出,高精度驅動電源可以有效規避燈具廠繁瑣且難以預測比例的燈珠混合使用的困擾,大幅減少系統綜合成本,電源的“小代價”換來系統的“大收益”。

      LED照明競爭已趨于白熱化,產品價格持續走低,以犧牲產品品質甚至違背行業規范和法規要求為代價的低價策略不可取。LED行業從業技術人員必須在滿足產品質量要求前提下,探索低成本解決方案,讓普通人都能買得起且高品質的LED照明產品。

      (作者:郝祥銀)

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