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LED燈具功率偏差分析
發布時間:2019.03.26 新聞來源:郝祥銀 半導體照明網  瀏覽次數:

    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% 0.5W”,國際電工委員會亦在 IEC62722-1 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


    推導出:

    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驅動電流設計中心值

    ∆I-偏差百分比

    假定驅動電源精度 (∆I) 5%,若要滿足 IEC 功率標稱要求,∆P 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。



    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。

   

 
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