LED灯具功率偏差分析

LED 照明产品“质量门”事件高发,一方面是行业规范和监管缺位,另一方面是企业自身品质意识淡薄,设计能力、工艺水平缺陷。

本文以 LED 灯具功率偏差失控为例,理论推算结合案例演算,详细分析驱动电源恒流精度,LED 正向压降分布对灯具功率的偏差影响,供设计人员参考,以提升 LED 产品的设计品质。

近期各媒体频繁报道国家和地方质检部门抽检 LED 光源和 LED 灯具质量不合格事件,高发的“质量门”事件严重损害企业自身形象和我国 LED 产业在国际舞台的品牌形象,情势令人警醒。

在不合格测试项目中,灯具实际测试功率与产品宣称功率不符合占不小的比例。早在 2010 年我国已发布国家标准 GB/T24908-2010《普通照明用自镇流 LED 灯性能要求》中的第 5.3 条要求“灯在额定电压和额定频率下工作时,其实际消耗功率与额定功率之差不应大于 15% 或 0.5W”,国际电工委员会亦在 IEC62722-1 第 7 款中要求“灯具的电参数标称值与实际值偏差不应大于 10%”。

笔者认为,造成产品功率偏差的原因有如下几点:

第一, 迫于成本压力,生产环节偷工减料,省去了必要的产品测试流程,不合格品未在厂内剔除,以次充好流向市场。

第二, LED 灯珠散热设计余量不足,装配工艺,来料的偏差造成灯珠过热,正向压降(Vf)下降失控,造成灯具实际功率偏离下限。

第三, 灯具选配的驱动电源热稳定性差,输出电流温度漂移大,直接造成灯具功率在大范围偏离。

第四, 为降低 LED 灯珠来料采购成本,灯珠采购未按设计要求挑选 LED Vf 分布 BIN,造成 LED 实际消耗功率偏离设计中心值。

第五, 选配的驱动电源恒流精度低(一般为 5%-8%),无法适配灯珠多样的 Vf BIN。

笔者认为,前三个原因直接反应生产厂家的品质意识淡薄,与设计关联性不大,本文不展开评述,后两个诱因与灯具驱动电源的精度设计有强相关性,具体分析如下:

根据灯具功率计算表达式

推导出:

Pin-灯具标称功率
△P-偏差百分比
C-驱动电源效率
U0-LED灯串正向压降设计中心值
△U-偏差百分比
I0-LED驱动电流设计中心值
△I-偏差百分比

假定驱动电源精度 (?I) 为 5%,若要满足 IEC 功率标称要求,?P 在 10% 以内,根据表达式【1】计算得出 LED 灯串电压偏差百分比(?U)约为 4.8%,这意味着要严格筛选 LED 灯珠 Vf BIN,直接造成隐形的灯珠采购成本攀升。

例如,工程师选用 OSRAM LCW CRDD 系列灯珠(Vf BIN 表如下)12 颗设计中心值为 36V 的灯串。

若选用恒流精度 5% 驱动电源,则要求灯串压降最小值为 34.27V,最大值为 37.72V。

对照灯珠的 Vf BIN 分布表格不难发现,在不采取有效混 BIN 措施的情况下,近一半的灯珠无法在量产时使用,灯珠采购成本间接大幅增加。

若选用恒流精度为 1% 驱动电源,则要求灯串压降最小值为 32.79V, 最大值为  39.204V,完全覆盖灯珠 Vf BIN,无需任何混 BIN 措施,生产成本,采购成本大幅减少。

通过上述案例对比分析不难看出,高精度驱动电源可以有效规避灯具厂繁琐且难以预测比例的灯珠混合使用的困扰,大幅减少系统综合成本,电源的“小代价”换来系统的“大收益”。

LED 照明竞争已趋于白热化,产品价格持续走低,以牺牲产品品质甚至违背行业规范和法规要求为代价的低价策略不可取。LED 行业从业技术人员必须在满足产品质量要求前提下,探索低成本解决方案,让普通人都能买得起且高品质的 LED 照明产品。(文:郝祥银)

作者简介

郝祥银,南昌大学电子工程本科毕业,桂林理工大学工商管理研究生,现任朗德万斯照明深圳运营中心灯具配件部高级职能专家,曾在美资艾默生网络能源,德资欧司朗照明工作数年。

 

 

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