前言
產(chǎn)品價格的下降，既是市場發(fā)展的一大趨勢，也是市場的需求。自2015年以來，LED價格下降速度之快、下降幅度之大都是前所未有的。大幅度下調(diào)的價格，促使企業(yè)進一步追求節(jié)省成本的生產(chǎn)方法。
路燈企業(yè)也在這一輪又一輪的降價潮中，不斷調(diào)整這自身的生產(chǎn)方法，顛覆著產(chǎn)品舊有的結(jié)構(gòu)與設計理念，從單體透鏡到花生米粒連體透鏡，從獨立的驅(qū)動到“去電源化”的線性驅(qū)動，在保證產(chǎn)品性能的同時，不斷減少產(chǎn)品生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)和用料，以節(jié)省生產(chǎn)成本。
就在兩年前，業(yè)內(nèi)普遍認為，線性方案只適用于小功率產(chǎn)品上，因為這種方案將電源集成到PCB板上面，無法將熱量有效散發(fā)出去，會加速LED光衰，影響LED壽命。然而在成本這一原始驅(qū)動力的驅(qū)使下，僅僅兩年時間，線性方案就被應用到路燈模組上。那么，這種方案的散熱性能到底如何，是否能夠達到使用要求?產(chǎn)品的整體性能能否得到保證?本期阿拉丁評測將為大家一一揭曉。
本期評測特別邀請了佛山沃特測試技術服務有限公司作為權威的第三方檢測機構(gòu)，對數(shù)據(jù)進行測試。此外，阿拉丁評測室還邀請了業(yè)內(nèi)資深工程師梁廣全梁工對這款產(chǎn)品進行了深度拆解。
樣品圖片
基礎參數(shù)
以上數(shù)據(jù)由佛山沃特測試技術服務有限公司提供。
在市電下對產(chǎn)品基礎光電參數(shù)進行測試時，我們發(fā)現(xiàn)功率、功率因素、光通量與標稱比較接近，符合標準規(guī)定誤差±10%的規(guī)定。
恒功率性能測試
分別在以下12種電壓下測量輸入功率(Ta: 25°C)。
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由測試數(shù)據(jù)可看出，在12種電壓下，輸入功率保持在28-31.8W之間波動，波動范圍約在-6.67%-6%，符合標準功率誤差±10%的要求。在電壓波動的情況下，輸入功率保持在一個比較恒定的狀態(tài)。特別是線性模組支持300V電壓下穩(wěn)定工作，在我們以往的測試中沒有發(fā)現(xiàn)具備這一功能，是本模組的一大亮點。
浪涌測試
測試條件如下：
Temp. =21.6℃;R.H.= 54.7%;A.P.=100.8kPa
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此次測試，采用的是產(chǎn)品標稱提供的6kv電壓進行測試，屬于非常規(guī)標準的測試。在測試過程中燈出現(xiàn)閃爍，測試結(jié)束后可自動恢復。順利通過浪涌6KV測試，消除了線性模組在路燈場合應用的擔憂。
配光測試
配光曲線
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從上圖可看出，燈具發(fā)光為軸對稱配光，C0/180面為136.4度，C90/270面為63.3度，平均光束角為93.3度，結(jié)合空間等照度曲線，考察的是該燈具下10m到50m，距離34m的截面(C0平面)的照度分布情況。燈具配光曲線反映了燈具控制光分布的能力，根據(jù)配光曲線圖，設計師可以從一個燈具的配光曲線出發(fā)來設計、排列燈具，實現(xiàn)建筑師要求的照明效果。
統(tǒng)一眩光值UGR
依據(jù)CIE Pub.117計算, 2987lm光源光通要進行修正(8log(F/F0) = 3.8)。
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UGR用于度量照明裝置發(fā)出的光對人眼造成不舒適感主觀反應的心理參量，是光環(huán)境的重要指標。路燈的統(tǒng)一眩光值控制，對于駕駛者舒適度有著重要的影響。從測試數(shù)據(jù)看，這款產(chǎn)品的眩光值在22-33之間，滿足路燈對統(tǒng)一眩光值的使用要求。
燈具有效平均照度圖
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有效平均照度圖，反應是燈具在相應角度內(nèi)發(fā)出的光通量，也可以看出相應位置范圍內(nèi)的照度值，照明設計師可根據(jù)此圖合理計算燈具安裝角度、分布以獲得符合不同路面下主干道、次干道要求的照度。
溫度測試
LED結(jié)溫直接影響其光衰和壽命，也是大家最為關心的一個問題。尤其是線性方案，此前不被看好，最重要的原因是擔心這種方案散熱滿足不了使用要求，會加劇LED的光衰和壽命。因此，此次測試，溫度也是我們最為關注的點之一。
因條件所限，我們無法采用電壓測試法直接進行結(jié)溫測試，只能對LED各個部位的溫度進行布點測試，考察其整體的工作環(huán)境溫度，作為一個側(cè)面參考。
此次樣品溫度測試，采用了標稱電壓的最低電壓、最高電壓，以及市電三種電壓進行測試。先來看一下測試布點圖。此次溫度測試，采用了熱電偶布點的測試方法。
以上兩張圖片由佛山沃特測試技術服務有限公司提供。
再來看一下各個測試點的實測溫度。
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兩年前，業(yè)內(nèi)人士普遍認為線性方案只能在小功率范圍內(nèi)應用，大功率產(chǎn)品采用線性方案，散熱問題無法解決。然而在降低成本這一力量的驅(qū)使下，這一難題已經(jīng)被攻克。從此次樣品測試數(shù)據(jù)來推測，大功率線性模組的散熱能力已和常規(guī)產(chǎn)品保持在同等水平上，溫度較高的測試點，只有LED 1和LED 2兩個測試點。
關于這兩個測試點的溫度，一直以來存在一些爭議。一種比較常見的觀點是，芯片的溫度是最高的。然而，越來越多的實際測試案例表明，芯片膠體的溫度，明顯高于芯片內(nèi)部溫度。因為芯片通過基板鏈接到了散熱器，能夠及時把熱量散發(fā)出去，而芯片熱傳導傳至膠體的熱量，因為膠體本身是熱的不良導體，反而遲遲無法散發(fā)出去，這導致膠體溫度遠遠高于其他測試點的溫度。阿拉丁評測室就這一問題曾咨詢過一些專業(yè)的工程師，發(fā)現(xiàn)參與到談論的工程師，大部分都已接受并認可這一觀點——膠體溫度高于其他測試點溫度。我們也希望會有更多的工程師加入討論，并提供更多的實際測試案例，以佐證這一觀點的真確性。
結(jié)語
從產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)來看，不管是光學性能、電氣性能還是散熱性能，都能夠滿足標準要求，各方面性能已和傳統(tǒng)的LED路燈到了同一水平。阿拉丁評測室認為，一款產(chǎn)品在滿足使用要求并保證使用安全的同時，能夠減少生產(chǎn)成本，降低產(chǎn)品價格，這就不失為一款好產(chǎn)品。
特別鳴謝：佛山沃特測試技術服務有限公司
30W AC高壓線性交流LED模組拆解
文/梁廣全
談及LED模組路燈，一般都會聯(lián)想到一個由光源模塊、驅(qū)動電源、散熱器、配光透鏡(部分)、外殼組成的一個燈具。其中，光源模塊、驅(qū)動電源的要求較高，成本占比最重，驅(qū)動普通都占到總成本的30%以上。在產(chǎn)品開發(fā)中，驅(qū)動電源的存在，也給設計造成很多不便，大大的增加了燈具的重量!在愈演愈烈的激烈競爭下，企業(yè)的毛利愈來愈低，如何降低燈具成本成為不可回避的問題。
近幾年相繼有企業(yè)開發(fā)出AC-HV高壓線性交流LED模組， AC驅(qū)動LED模組方案不需要高頻變壓器、不需電解電容，能將電子元件集成在光源模組中，簡化了燈具的工藝流程，也達到了直接用市電驅(qū)動LED的目的，成本也得以大大的降低。在產(chǎn)品設計中，也可以讓產(chǎn)品設計更加自由，總體來講提高設計靈活性并節(jié)省成本。
下面我們以某公司的AC高壓模組為例進行詳細分析：
一、產(chǎn)品外觀
首先從外觀來看，比較明顯的就是散熱鰭片底部圓弧設計以及透鏡免工具安裝、維護設計!中規(guī)中矩，跟市面上的產(chǎn)品大同小異，沒有太突出的特點，采用拉伸成型工藝，表面陽極氧化原色處理，表面處理細節(jié)良好，手感好，用料足，看著給人可靠的感覺。
1 外形尺寸分析
模組尺寸為270×70×40mm，底板厚度為4mm，散熱鰭片高度為36mm，間隙為10mm，底部厚度1.8mm，頂部圓弧設計直徑為2mm，總散熱面積約是1200CM2(不含光源安裝面)，點燈測試實際功率為30.3W，散熱面積約40 CM2/W，散熱面積稍微有點不足。
另外值得注意的是其散熱器鰭片的設計，散熱器鰭片下小上大，間隙有點像煙囪的形狀;在散熱設計中，有一種散熱效應叫煙囪效應，由于上面窄下面寬，會產(chǎn)生一種拔力，讓熱量更快的散掉，最終散熱效果，需通過嚴謹?shù)臏y試才能確認。
二、配光分析
1、 亮燈測試
路燈的好壞，配光是一個重要因素。亮燈通過簡易測試，實際功率為30.3W，PF=1.0。從點亮效果來看，縱向為偏光配光設計，橫向為對稱配光設計，能更好的將光投射到有效照明區(qū)域，提高利用率;從光斑，光強分布比較均勻，發(fā)光角度橫向比較寬，有利于更合理的分布燈具間距，達到節(jié)能和照明理想的平衡;但是頻閃較嚴重，用手機照著看頻閃嚴重(圖中暗區(qū)即為頻閃造成)。
2、 透鏡設計分析
此模組采用的是卡扣式3×6結(jié)構(gòu)18頭花生米偏光連體透鏡，減少了單體透鏡固定所需的配件，燈具空間得到有效利用，降低了燈具的結(jié)構(gòu)大小以及重量，同時兼顧防水結(jié)構(gòu)設計。連體透鏡外形尺寸為218×70×14mm，其中透鏡板厚度5mm，扣子高6mm，花生米透鏡前凸3mm，其中他們采用這款透鏡有一下特點：
A、透鏡縱向偏光設計，橫向?qū)ΨQ配光設計，采用3×3左右對稱分布排列，中間做凸臺為配合鋁基板中間電路設計，
B、采用卡扣安裝，去螺絲化結(jié)構(gòu)，每側(cè)各4個扣位，兩端各2個扣位共12個扣位左右對稱分布，免工具維護和安裝，有利于減少生產(chǎn)工序，組裝方便，避免由于螺絲螺絲或孔位滑牙造成的不良品或報廢品;
C、透鏡左側(cè)有標明偏光方向，避免燈具安裝過程將模組反裝造成配光不一致;
D、兼顧防水結(jié)構(gòu)，防水槽尺寸為210×62mm，寬2mm，深4mm;
E、透鏡底板曬紋處理，可適當降低透明度，遮擋鋁基板內(nèi)部線路，更加美觀。
不足之處：
A、卡扣結(jié)構(gòu)緊配，拆卸需借助工具，無法徒手維護，不能達到免工具維護的目的;拆卸較困難，透鏡為PC料子，拆卸用力過度容易造成扣子損壞影響功能，需專業(yè)人員維護;
B、透鏡表面沒有編號，不利于物料管理以及后期維護;
C、二次裝配費勁，通過人力很難安裝到位，會存在部分扣子扣不到位，影響防水功能。
三、防塵防水分析
防塵防水是道路照明燈具一個重要的要求，由于道路照明燈具使用環(huán)境為戶外，會受到灰塵侵襲以及雨水沖刷，進灰塵則影響配光以及照明，進水則影響內(nèi)部電路以及安全，嚴重者會造成道死燈、短路、漏電等嚴重安全隱患，道路照明燈具要求一般都為IP65。
1、防水硅膠圈分析
此模組采用的是單純的結(jié)構(gòu)防水的方案，并沒有在防水圈上做相關處理，例如打膠、涂油等。由于收到的樣品防水接頭未安裝螺絲緊固，無法進行IP測試，暫未知其防塵防水性能，僅通過其結(jié)構(gòu)分析，達到IP65應該是沒問題。
樣品防水圈為凸字型結(jié)構(gòu)，與透鏡防水槽匹配度高，不易掉落;防水圈與散熱器貼合的面有做凸起，能達到更好的防水效果。防水圈外形尺寸為205×62×4.5mm，具體如下圖詳細標注(防水圈橫截面結(jié)構(gòu)及尺寸標注圖)。
防水圈橫截面結(jié)構(gòu)及尺寸標注圖
2、電纜以及電纜防水接頭
樣品模組電纜防水用的是30×16mm，出線孔Φ7mm的塑料件加硅膠墊雙螺絲固定，并不是常規(guī)用的Φ16或者Φ12的金屬防水接頭，免去了出線孔攻牙以及需要用套筒擰緊防水接頭的工序，使得安裝更加方便，只需用螺絲刀即可鎖緊，這個一個比較理想的安裝方式。塑料件出線孔設計成圓頂帶齒，而硅膠墊則是圓柱形出線孔，這樣能夠讓硅膠墊更好的包裹電纜達到防水的功能，不失為一種很好的新的防水方案。
電纜采用的是帶VDE的電纜，型號為HO5RN 2×1.0mm2，為多芯純銅線，外徑為Φ7mm，與防水頭緊配。
四、光源模塊
光源作為燈具的核心模塊，光源的好壞決定了燈具的質(zhì)量，在AC高壓線性交流模組中，燈珠、線路板和控制電路共同組成了模組的光源模塊。
先來看看燈板
PCB板：PCB板采用的是高導熱鋁基板，規(guī)格是200×52×δ1.5mm，表面信息印刷有基本信息，標明是AC板，電壓以及功率等信息，較為齊全。功能區(qū)分布合理清晰，不同分區(qū)有清晰地標示。燈珠采用陣列對稱分布共18PCS燈珠，成兩邊對稱均勻分布，能更好將熱分散導出到鋁散熱器中將熱量散出去。
另，PCB板背面并沒有涂抹導熱硅膠，通過螺絲緊固將PCB板與散熱器貼合，螺絲鎖得很緊，能讓鋁基板與散熱器很好的貼合，但畢竟是兩個鋁材貼合，兩個硬的東西始終都會有間隙，導熱效果還有待測量。但結(jié)合以往的方案，不涂抹導熱膠對散熱的影響甚微，有以下優(yōu)點：
A、節(jié)省材料，不用導熱膠，同時省去開鋼網(wǎng)以及其他輔助材料來印刷;
B、避免了導熱硅脂涂抹不均勻以及導熱硅脂硬化問題，降低了出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié);就導熱功能而言，更加可靠
C、減少了生產(chǎn)工序，可以減去刷導熱硅脂的工位，節(jié)省工廠人工成本;
缺點：
A、要求散熱器表面以及鋁基板背面平整度要求高，對加工工藝要求比較高。
總體來說在增加導熱可靠性的同時，降低了產(chǎn)品成本，可以在價格上更加有優(yōu)勢。
最后來一張全家福
五、總結(jié)
該AC高壓模組看似平平，但是還是有不少突出點，首先是電纜防水接頭，采用了塑料件而且安裝簡便;在這散熱鰭片有點像煙囪效應的設計，以及透鏡卡扣式的免工具安裝維護設計，鋁基板的免涂導熱硅脂設計等等，采用了幾個較先進的設計理念來通過不同方式降低成本，裝配簡便華，在提高產(chǎn)量降低成本方面帶來很大方便?？梢钥闯鲈撃＝M在成本控制方面是花了很大功夫做設計，給生產(chǎn)、銷售、售后等都帶來很多方便，該模組不失為一個值得參考的優(yōu)良的設計方案。
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