隨著LED芯片光效提高，封裝技術(shù)不斷改進(jìn)，以及LED燈具散熱技術(shù)的發(fā)展，LED光源在照明領(lǐng)域拓展迅速，LED平板燈產(chǎn)業(yè)一派繁榮。
LED平板燈具有發(fā)光均勻、低眩光、安裝簡(jiǎn)單等眾多優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)發(fā)展前景良好，引領(lǐng)現(xiàn)代時(shí)尚室內(nèi)照明的新潮流。但是，目前市場(chǎng)上LED平板燈質(zhì)量良莠不齊，有些生產(chǎn)廠商不顧產(chǎn)品質(zhì)量，一味壓低價(jià)格，進(jìn)行惡性競(jìng)爭(zhēng)，嚴(yán)重影響了產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
由于LED平板燈目前尚未出臺(tái)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2014年中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)和華聚產(chǎn)業(yè)共同標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)基金會(huì)共同公布了兩岸共通標(biāo)準(zhǔn)GT004-2012“室內(nèi)一般照明用LED平板燈具”，對(duì)LED平板燈做出了安全和性能上的規(guī)定，規(guī)范LED平板燈的質(zhì)量要求，作為平板燈生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的參照依據(jù)，也使得市場(chǎng)管理能有法可依。參照兩岸共通標(biāo)準(zhǔn)要求，下面對(duì)如何控制LED平板燈質(zhì)量進(jìn)行探討。
1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
LED平板燈結(jié)構(gòu)與其他燈具相比具有獨(dú)特性，其主要由光源、導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、反射紙、驅(qū)動(dòng)電源等組成，比其他燈具多了導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、反射紙等類(lèi)似LED背光源產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
(1)LED光源
LED平板燈生產(chǎn)廠家在LED光源的使用上基本上都是采用SMD貼片系列，比如3528、3014等。LED平板燈生產(chǎn)廠家所面對(duì)的市場(chǎng)是動(dòng)態(tài)的，廠家將根據(jù)客戶對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需要來(lái)選擇滿足設(shè)計(jì)要求的光源。LED光源的選擇對(duì)產(chǎn)品性能提升極為關(guān)鍵，是提高LED平板燈品質(zhì)的重要因素之一。
(2)導(dǎo)光板
導(dǎo)光板的作用是將LED點(diǎn)光源發(fā)出的光通過(guò)光學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變成面光源，將側(cè)面LED光通過(guò)網(wǎng)點(diǎn)折射使光線從正面均勻?qū)С觥Ｄ壳爸饕捎糜∷⑿螌?dǎo)光板形式，導(dǎo)光板質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品的亮度及均勻性，要求有良好的透光性能。
導(dǎo)光板是LED平板燈質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)不好，得到的整體光效就差，出光不均勻，還會(huì)出現(xiàn)中間亮兩邊暗、進(jìn)光處有亮光帶、可見(jiàn)局部暗區(qū)、不同角度亮度不一致等情況。要提高導(dǎo)光板的光效主要靠網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，其次是板材的質(zhì)量，宜選擇透光率高的合格板材。
(3)擴(kuò)散板
擴(kuò)散板的主要作用在于將導(dǎo)光板的光均勻?qū)С?，讓光的分布更加均勻。?dāng)光線射到擴(kuò)散點(diǎn)時(shí)，反射光會(huì)往各個(gè)角度擴(kuò)散，然后再由導(dǎo)光板正面射出，利用各種疏密、大小不一的擴(kuò)散點(diǎn)，使導(dǎo)光板均勻發(fā)光，提高導(dǎo)光板的亮度。還能起到模糊網(wǎng)點(diǎn)作用。
擴(kuò)散板一般使用亞克力2.0的板材或PC料，差點(diǎn)的就是PS材料。亞克力的成本較低且透光率比PC稍高，抗老化性能弱;PC的價(jià)格稍為昂貴，但抗老化性能強(qiáng)。擴(kuò)散板在裝上以后不能看到網(wǎng)點(diǎn)，且透光率要在90%左右。亞克力透光率在92%，PC約為90%，PS約為88%，廠家可以根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)散板材料的選擇，目前多數(shù)廠商都是采用亞克力材料。
(4)反光紙
反光紙的作用是將導(dǎo)光板下溢出的光全反射，使得LED發(fā)出的光充分利用，盡可能選用反射率接近100%反光紙，使其光利用最大化，提高LED平板燈的輸出亮度，一般為RW250。
(5)后蓋板
主要作用就是密封LED平板燈，一般采用鋁板，同時(shí)還可起到散熱作用。
(6)驅(qū)動(dòng)電源
目前有兩種LED驅(qū)動(dòng)電源，一是使用恒流電源，此模式效率高，PF值高達(dá)0.95，性?xún)r(jià)比高;二是使用恒壓帶恒流電源，性能穩(wěn)定，但是效率低，成本高，一般使用這種電源主要是為出口，對(duì)方有認(rèn)證要求。實(shí)際上家庭使用恒流電源是安全的，因?yàn)橛脩舳茧y以接觸到電源，而燈體本身使用的是安全低電壓。
2、效能提高
效能高低是評(píng)價(jià)LED平板燈性能的一個(gè)重要指標(biāo)。光效(luminousefficacy)是光源發(fā)出的光通量與其所消耗的電功率之比，單位為lm/W。燈具效能(luminaireefficacy)是指在燈具的聲稱(chēng)使用條件下，燈具發(fā)出的初始總光通量與其所消耗的功率之比，單位為lm/W。
“光效”用于評(píng)價(jià)LED光源，“燈具效能”用于評(píng)價(jià)LED燈具，LED光源光效與LED燈具效能都表示電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，是描述照明產(chǎn)品節(jié)能特性的指標(biāo)，但其內(nèi)涵是不同的。按照GT004-2012“室內(nèi)一般照明用LED平板燈具”標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量應(yīng)在相對(duì)濕度不超過(guò)65%、溫度為25℃±1℃的無(wú)空氣對(duì)流環(huán)境下進(jìn)行，并應(yīng)使LED平板燈具處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。
LED光源光效中的光源光通量是指裸光源(還未裝入燈具的狀態(tài))發(fā)出的光通量。LED燈具效能中的分子光通量是指光源裝入燈具，同時(shí)使用所需的LED控制裝置或LED控制裝置的電源后，燈具發(fā)出的光通量。LED光源消耗的電功率小于LED燈具消耗的電功率。
LED光源光效遠(yuǎn)大于燈具效能。其一是因?yàn)長(zhǎng)ED進(jìn)入燈具后，色溫升高，光輸出減少;其二因?yàn)楣庠催M(jìn)入燈具、使用LED控制裝置或電源后存在的系統(tǒng)損耗;其三是光線經(jīng)過(guò)燈具光學(xué)系統(tǒng)后的損失，上述因素均會(huì)造成燈具光效降低。GT004-2012“室內(nèi)一般照明用LED平板燈具”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同色溫的燈具效能等級(jí)(下表)。
對(duì)LED平板燈測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，提高效能必須做好以下兩點(diǎn)：一是要選擇高光效、高亮度的LED，既可以提高效能，也可以降低成本，更重要的是改善LED平板燈的品質(zhì)。二是對(duì)LED發(fā)出的光要充分利用，如果只是關(guān)注LED的亮度，而未能對(duì)光路進(jìn)行設(shè)計(jì)改善，有效提高光的利用率，對(duì)提升LED平板燈效能效果不大。
從LED光源發(fā)射至導(dǎo)光板、反射板，直到最后的LED平板燈顯示輸出的整個(gè)過(guò)程，光的利用率從亮度指標(biāo)來(lái)看會(huì)減少30%左右，LED平板燈從導(dǎo)光板到最終利用率不到70%。要提高光利用率，需要選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良的導(dǎo)光板、反射紙等材料，不僅要符合LED平板燈設(shè)計(jì)技術(shù)性能指標(biāo)，還要在規(guī)格尺寸上相互配合。由于直下式的模塊較厚，不符合輕薄美觀的趨勢(shì)，因此，目前多以側(cè)光為主。
導(dǎo)光板的作用在于引導(dǎo)光的散射方向，用來(lái)提高面板的亮度，并確保面板亮度的均勻性。現(xiàn)在應(yīng)用的導(dǎo)光板越來(lái)越薄，其品質(zhì)對(duì)LED平板燈質(zhì)量影響極大，導(dǎo)光板的透光率和光學(xué)均勻性指標(biāo)優(yōu)劣是側(cè)光式LED平板燈效能提升的關(guān)鍵。
導(dǎo)光板是利用射出成型的方法將丙烯壓制成表面光滑的板塊，或是利用現(xiàn)成的壓克力平板，透光率達(dá)到90%以上;然后用具有高反射且不吸光的材料，在導(dǎo)光板的底面用網(wǎng)版印制的方式印上擴(kuò)散點(diǎn)，反光紙將溢出底面的光全反射回導(dǎo)光板中，用來(lái)提高光的使用效率和正面的亮度。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，結(jié)果顯示LED專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)的LED平板燈效能在色溫5500K時(shí)可以達(dá)到110lm/W，但是能夠達(dá)到效能一級(jí)的廠家還不多。
[NT:PAGE] 3、良好的均勻性
LED平板燈的另一個(gè)重要指標(biāo)是其發(fā)光的均勻性，兩岸共通標(biāo)準(zhǔn)GT004-2012“室內(nèi)一般照明用LED平板燈具”提出亮度均勻度(luminanceuniformity)的要求，是指燈具發(fā)光面上最小亮度和亮度算術(shù)平均值的比值。
作為L(zhǎng)ED平板燈，發(fā)光的不均勻性將導(dǎo)致面板顯示亮度的均勻不一，造成人眼感知上的不舒服。按照GT004-2012標(biāo)準(zhǔn)要求，LED平板燈具的亮度均勻度應(yīng)不小于0.8。測(cè)試方法主要是根據(jù)屏幕尺寸的大小，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試點(diǎn)，測(cè)出各點(diǎn)的亮度值。
正方形的邊長(zhǎng)L、長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊L和圓直徑D不大于20cm的LED平板燈具，按下圖(a)的要求布點(diǎn);大于20cm的LED平板燈具按下圖(b)的要求布點(diǎn)。在LED平板燈具發(fā)光面上的測(cè)試圓斑直徑為2cm～3cm，將各點(diǎn)的亮度值與平均亮度相減后取最大值，再將最大值除以平均亮度取百分比即為亮度均勻性。一般認(rèn)為均勻性能達(dá)到80%以上對(duì)人眼的感知就影響不大。
平板燈具的亮度均勻度測(cè)試是首次在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)室內(nèi)燈具的表面亮度提出要求。它體現(xiàn)平板燈具特色參數(shù)，是這一類(lèi)燈具的重要特點(diǎn)之一。在室內(nèi)照明中，面發(fā)光燈具營(yíng)造柔和簡(jiǎn)單的照明效果是其它支架燈具或格柵燈具不能替代的。
室內(nèi)照明中，帶擴(kuò)散板的熒光燈具同樣是具有面發(fā)光效果，已使用很多年，但達(dá)不到LED平板燈具的亮度均勻度水平。原因是熒光燈管是全向發(fā)光的光源，無(wú)法再調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)使其達(dá)到更佳的亮度均勻度，且燈具效能是40lm/W的水平。而LED燈具的光源是半空間發(fā)光，在燈具內(nèi)，光線利用率高，燈具效能均可達(dá)到80lm/W以上，同時(shí)亮度均勻度能達(dá)到較高的水平。
采用側(cè)導(dǎo)光結(jié)構(gòu)LED平板燈，LED發(fā)光管是排列在導(dǎo)光板的側(cè)面，燈具的視覺(jué)效果比較好。目前國(guó)內(nèi)廠商大多數(shù)仍采用印刷式的導(dǎo)光板作為導(dǎo)光組件，利用各種疏密、大小不一的擴(kuò)散點(diǎn)，使導(dǎo)光板均勻發(fā)光，以獲得良好的發(fā)光均勻性。
從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，小尺寸LED平板燈亮度均勻性容易達(dá)到要求，即使均勻性有點(diǎn)偏離，人眼對(duì)其也不易感覺(jué)出來(lái)。較大面積LED平板燈，有時(shí)會(huì)由于導(dǎo)光板的質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)亮度上的不均勻性，還有工藝原因造成上述的進(jìn)光處亮光帶，或者可見(jiàn)局部暗區(qū)現(xiàn)象。因此，導(dǎo)光板、擴(kuò)散板、和反射紙等主要原材料的選擇要做好質(zhì)量評(píng)價(jià)，并在原材料進(jìn)廠要嚴(yán)格把關(guān)，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)配備必要光學(xué)亮度計(jì)和透光率測(cè)試儀器。
4、色差異
從人眼的視覺(jué)敏感度來(lái)講，人對(duì)黃、綠色的顏色敏感，也就是說(shuō)這兩種顏色稍微有點(diǎn)波動(dòng)，人眼就能感覺(jué)到。同一生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出的LED平板燈，不同批次的產(chǎn)品不應(yīng)該存在明顯的色差，否則用戶在產(chǎn)品出現(xiàn)故障后很難重新買(mǎi)到同樣顏色的產(chǎn)品。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，隨機(jī)抽取3個(gè)LED平板燈具樣品間的光色應(yīng)一致，三個(gè)樣品的平均色坐標(biāo)值CIE1976(u’v’)的差異不應(yīng)超過(guò)0.004。在光通量維持率試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，LED平板燈具的色度與初始值的偏差應(yīng)在CIE1976(u’v’)圖中的0.007以?xún)?nèi)。
在LED平板燈燈具中，常用的顏色有紅綠藍(lán)白黃，衡量顏色的單位是nm(納米)，對(duì)顏色敏感的人來(lái)講，只要顏色稍微有點(diǎn)波動(dòng)就可以感覺(jué)到。要控制好色差，就必須控制好原材料。為了避免顏色波長(zhǎng)不同帶來(lái)的差異，燈具生產(chǎn)公司應(yīng)對(duì)LED光源進(jìn)行控制。
如綠色波長(zhǎng)525-530nm，相隔5nm，黃色580-585nm，相隔5nm。而紅色則可以為620-628nm，相隔8nm，綠色波長(zhǎng)相隔5nm以上就能感覺(jué)的到，紅色即便是8nm以?xún)?nèi)也不會(huì)太明顯。但從減少色差，避免由于長(zhǎng)期使用帶來(lái)的一些不確定因素，比如顏色漂移，同種顏色波長(zhǎng)控制在2nm內(nèi)為宜。所以對(duì)于顏色指標(biāo)的控制常重要，因?yàn)椴煌娜藢?duì)顏色辨別能力不一樣。
對(duì)于白光，通常是用色溫標(biāo)示，暖白一般為3000-3500K，正白3500-5000K，冷白5000K-6500K。一般封裝廠家LED色溫相隔500K，也有相隔1000K的，封裝廠內(nèi)部對(duì)于色溫的誤差要求一般是正負(fù)200K。所以，應(yīng)選擇顏色穩(wěn)定的LED光源，生產(chǎn)工藝要嚴(yán)格控制。
檢測(cè)LED平板燈色差時(shí)發(fā)現(xiàn)，選擇三個(gè)不同的平板燈樣品進(jìn)行試驗(yàn)，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品色差都不一樣，都會(huì)有一定的差距，有部分LED平板燈產(chǎn)品色差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為主要原因是生產(chǎn)廠家在選取LED光源時(shí)未能進(jìn)行認(rèn)真有效的篩選，每個(gè)LED的光學(xué)性能指標(biāo)一致性不好，導(dǎo)致不同的平板燈具發(fā)光顏色不一樣，大面積安裝時(shí)視覺(jué)觀感差，給人有不舒服的感覺(jué)。
要改善這種常見(jiàn)問(wèn)題，一是要做好供應(yīng)商評(píng)價(jià)，選擇相對(duì)固定的廠商;二是要向LED供貨商提出產(chǎn)品一致性要求，確保供貨連續(xù)性且各種性能指標(biāo)相對(duì)一致穩(wěn)定;三是企業(yè)自身也要加強(qiáng)LED進(jìn)貨檢驗(yàn)，剔除色差超出要求的LED，確保生產(chǎn)出的LED平板燈一致性符合要求。
5、存在問(wèn)題
目前，LED器件的性能在不斷地提高，其應(yīng)用范圍也在日益擴(kuò)大，LED燈具的可調(diào)光產(chǎn)品也在不斷創(chuàng)新之中，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。高亮度白光LED光效的不斷提高，成就了對(duì)側(cè)式LED平板燈的需求，從而也促進(jìn)了對(duì)新型LED平板燈的研究與開(kāi)發(fā)，使得新型側(cè)式LED平板燈不斷地涌現(xiàn)出來(lái)。
但是，LED平板燈也存在一些問(wèn)題。
一是燈具效能，對(duì)于側(cè)入式LED平板燈，提高效能低仍是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。一方面，要達(dá)到高亮度，必須增加芯片數(shù)量，提高功率，但節(jié)能效果體現(xiàn)不佳，特別是大尺寸的平板燈;另一方面，功率增加，照明器具內(nèi)LED模塊的工作溫度也會(huì)增加，影響光衰和壽命，因此如何選擇高光效的LED光源需要綜合考慮，目前商業(yè)化的LED發(fā)光效率已經(jīng)超過(guò)130lm/W。
二是光衰不一致性，由于LED平板燈使用的LED數(shù)量較多，個(gè)體間光衰的不一致性一方面會(huì)使亮度下降，另一方面也可能造成LED平板燈的不均勻性機(jī)率增大，如果是使用RGB調(diào)色LED平板燈，不同顏色的LED光衰也不同，出現(xiàn)不均勻性的可能性更大。讓LED在額定功率以下工作，犧牲一定的效率，是一種比較好的解決方法，盡可能延長(zhǎng)時(shí)間減少光衰。
三是LED器件的參數(shù)離散性，基于LED平板燈亮度顯色性的要求，LED平板燈工作時(shí)，在恒壓源條件下，各個(gè)LED器件的電流應(yīng)一致，在恒流源工作時(shí)，電壓應(yīng)一致，同時(shí)各個(gè)LED的亮度和波長(zhǎng)也應(yīng)盡量一致。所以同一LED平板燈使用的LED要經(jīng)過(guò)篩選，特別對(duì)發(fā)光效率、光通量、主波長(zhǎng)、色溫和壓降等指標(biāo)應(yīng)在一定誤差允許范圍內(nèi)。
四是價(jià)格，基于LED應(yīng)用在平板燈上的一些特殊要求，多個(gè)參數(shù)要基本一致，使企業(yè)對(duì)用于LED平板燈的LED器件，生產(chǎn)工藝過(guò)程要嚴(yán)格控制、分選，增加了生產(chǎn)企業(yè)的制造成本，近期內(nèi)要全面取代傳統(tǒng)格柵燈不具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。盡管還有上述一些需要解決的技術(shù)難題，但可以相信，LED平板燈必將是一個(gè)性能不斷提高，新品不斷創(chuàng)新的領(lǐng)域。
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