前言
產(chǎn)品價(jià)格的下降，既是市場(chǎng)發(fā)展的一大趨勢(shì)，也是市場(chǎng)的需求。自2015年以來(lái)，LED價(jià)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(jià)格，促使企業(yè)進(jìn)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(jià)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(shè)計(jì)理念，從單體透鏡到花生米粒連體透鏡，從獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)到“去電源化”的線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)，在保證產(chǎn)品性能的同時(shí)，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(rèn)為，線(xiàn)性方案只適用于小功率產(chǎn)品上，因?yàn)檫@種方案將電源集成到PCB板上面，無(wú)法將熱量有效散發(fā)出去，會(huì)加速LED光衰，影響LED壽命。然而在成本這一原始驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)使下，僅僅兩年時(shí)間，線(xiàn)性方案就被應(yīng)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(dá)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(píng)測(cè)將為大家一一揭曉。
本期評(píng)測(cè)特別邀請(qǐng)了佛山沃特測(cè)試技術(shù)服務(wù)有限公司作為權(quán)威的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。此外，阿拉丁評(píng)測(cè)室還邀請(qǐng)了業(yè)內(nèi)資深工程師梁廣全梁工對(duì)這款產(chǎn)品進(jìn)行了深度拆解。
樣品圖片
基礎(chǔ)參數(shù)
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在市電下對(duì)產(chǎn)品基礎(chǔ)光電參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)功率、功率因素、光通量與標(biāo)稱(chēng)比較接近，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定誤差±10%的規(guī)定。
恒功率性能測(cè)試
分別在以下12種電壓下測(cè)量輸入功率(Ta: 25°C)。
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由測(cè)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(dòng)，波動(dòng)范圍約在-6.67%-6%，符合標(biāo)準(zhǔn)功率誤差±10%的要求。在電壓波動(dòng)的情況下，輸入功率保持在一個(gè)比較恒定的狀態(tài)。特別是線(xiàn)性模組支持300V電壓下穩(wěn)定工作，在我們以往的測(cè)試中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具備這一功能，是本模組的一大亮點(diǎn)。
浪涌測(cè)試
測(cè)試條件如下：
Temp. =21.6℃;R.H.= 54.7%;A.P.=100.8kPa
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此次測(cè)試，采用的是產(chǎn)品標(biāo)稱(chēng)提供的6kv電壓進(jìn)行測(cè)試，屬于非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中燈出現(xiàn)閃爍，測(cè)試結(jié)束后可自動(dòng)恢復(fù)。順利通過(guò)浪涌6KV測(cè)試，消除了線(xiàn)性模組在路燈場(chǎng)合應(yīng)用的擔(dān)憂(yōu)。
配光測(cè)試
配光曲線(xiàn)
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從上圖可看出，燈具發(fā)光為軸對(duì)稱(chēng)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(xiàn)，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(xiàn)反映了燈具控制光分布的能力，根據(jù)配光曲線(xiàn)圖，設(shè)計(jì)師可以從一個(gè)燈具的配光曲線(xiàn)出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)、排列燈具，實(shí)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(jì)算, 2987lm光源光通要進(jìn)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(duì)人眼造成不舒適感主觀反應(yīng)的心理參量，是光環(huán)境的重要指標(biāo)。路燈的統(tǒng)一眩光值控制，對(duì)于駕駛者舒適度有著重要的影響。從測(cè)試數(shù)據(jù)看，這款產(chǎn)品的眩光值在22-33之間，滿(mǎn)足路燈對(duì)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(yīng)是燈具在相應(yīng)角度內(nèi)發(fā)出的光通量，也可以看出相應(yīng)位置范圍內(nèi)的照度值，照明設(shè)計(jì)師可根據(jù)此圖合理計(jì)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(cè)試
LED結(jié)溫直接影響其光衰和壽命，也是大家最為關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。尤其是線(xiàn)性方案，此前不被看好，最重要的原因是擔(dān)心這種方案散熱滿(mǎn)足不了使用要求，會(huì)加劇LED的光衰和壽命。因此，此次測(cè)試，溫度也是我們最為關(guān)注的點(diǎn)之一。
因條件所限，我們無(wú)法采用電壓測(cè)試法直接進(jìn)行結(jié)溫測(cè)試，只能對(duì)LED各個(gè)部位的溫度進(jìn)行布點(diǎn)測(cè)試，考察其整體的工作環(huán)境溫度，作為一個(gè)側(cè)面參考。
此次樣品溫度測(cè)試，采用了標(biāo)稱(chēng)電壓的最低電壓、最高電壓，以及市電三種電壓進(jìn)行測(cè)試。先來(lái)看一下測(cè)試布點(diǎn)圖。此次溫度測(cè)試，采用了熱電偶布點(diǎn)的測(cè)試方法。
以上兩張圖片由佛山沃特測(cè)試技術(shù)服務(wù)有限公司提供。
再來(lái)看一下各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的實(shí)測(cè)溫度。
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兩年前，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為線(xiàn)性方案只能在小功率范圍內(nèi)應(yīng)用，大功率產(chǎn)品采用線(xiàn)性方案，散熱問(wèn)題無(wú)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(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)推測(cè)，大功率線(xiàn)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(cè)試點(diǎn)，只有LED 1和LED 2兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)。
關(guān)于這兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的溫度，一直以來(lái)存在一些爭(zhēng)議。一種比較常見(jiàn)的觀點(diǎn)是，芯片的溫度是最高的。然而，越來(lái)越多的實(shí)際測(cè)試案例表明，芯片膠體的溫度，明顯高于芯片內(nèi)部溫度。因?yàn)樾酒ㄟ^(guò)基板鏈接到了散熱器，能夠及時(shí)把熱量散發(fā)出去，而芯片熱傳導(dǎo)傳至膠體的熱量，因?yàn)槟z體本身是熱的不良導(dǎo)體，反而遲遲無(wú)法散發(fā)出去，這導(dǎo)致膠體溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他測(cè)試點(diǎn)的溫度。阿拉丁評(píng)測(cè)室就這一問(wèn)題曾咨詢(xún)過(guò)一些專(zhuān)業(yè)的工程師，發(fā)現(xiàn)參與到談?wù)摰墓こ處?，大部分都已接受并認(rèn)可這一觀點(diǎn)——膠體溫度高于其他測(cè)試點(diǎn)溫度。我們也希望會(huì)有更多的工程師加入討論，并提供更多的實(shí)際測(cè)試案例，以佐證這一觀點(diǎn)的真確性。
結(jié)語(yǔ)
從產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，不管是光學(xué)性能、電氣性能還是散熱性能，都能夠滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)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(píng)測(cè)室認(rèn)為，一款產(chǎn)品在滿(mǎn)足使用要求并保證使用安全的同時(shí)，能夠減少生產(chǎn)成本，降低產(chǎn)品價(jià)格，這就不失為一款好產(chǎn)品。
特別鳴謝：佛山沃特測(cè)試技術(shù)服務(wù)有限公司
30W AC高壓線(xiàn)性交流LED模組拆解
文/梁廣全
談及LED模組路燈，一般都會(huì)聯(lián)想到一個(gè)由光源模塊、驅(qū)動(dòng)電源、散熱器、配光透鏡(部分)、外殼組成的一個(gè)燈具。其中，光源模塊、驅(qū)動(dòng)電源的要求較高，成本占比最重，驅(qū)動(dòng)普通都占到總成本的30%以上。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，驅(qū)動(dòng)電源的存在，也給設(shè)計(jì)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(jìng)爭(zhēng)下，企業(yè)的毛利愈來(lái)愈低，如何降低燈具成本成為不可回避的問(wèn)題。
近幾年相繼有企業(yè)開(kāi)發(fā)出AC-HV高壓線(xiàn)性交流LED模組， AC驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)化了燈具的工藝流程，也達(dá)到了直接用市電驅(qū)動(dòng)LED的目的，成本也得以大大的降低。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，也可以讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加自由，總體來(lái)講提高設(shè)計(jì)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(jìn)行詳細(xì)分析：
一、產(chǎn)品外觀
首先從外觀來(lái)看，比較明顯的就是散熱鰭片底部圓弧設(shè)計(jì)以及透鏡免工具安裝、維護(hù)設(shè)計(jì)!中規(guī)中矩，跟市面上的產(chǎn)品大同小異，沒(méi)有太突出的特點(diǎn)，采用拉伸成型工藝，表面陽(yáng)極氧化原色處理，表面處理細(xì)節(jié)良好，手感好，用料足，看著給人可靠的感覺(jué)。
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(shè)計(jì)直徑為2mm，總散熱面積約是1200CM2(不含光源安裝面)，點(diǎn)燈測(cè)試實(shí)際功率為30.3W，散熱面積約40 CM2/W，散熱面積稍微有點(diǎn)不足。
另外值得注意的是其散熱器鰭片的設(shè)計(jì)，散熱器鰭片下小上大，間隙有點(diǎn)像煙囪的形狀;在散熱設(shè)計(jì)中，有一種散熱效應(yīng)叫煙囪效應(yīng)，由于上面窄下面寬，會(huì)產(chǎn)生一種拔力，讓熱量更快的散掉，最終散熱效果，需通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試才能確認(rèn)。
二、配光分析
1、 亮燈測(cè)試
路燈的好壞，配光是一個(gè)重要因素。亮燈通過(guò)簡(jiǎn)易測(cè)試，實(shí)際功率為30.3W，PF=1.0。從點(diǎn)亮效果來(lái)看，縱向?yàn)槠馀涔庠O(shè)計(jì)，橫向?yàn)閷?duì)稱(chēng)配光設(shè)計(jì)，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(qiáng)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(dá)到節(jié)能和照明理想的平衡;但是頻閃較嚴(yán)重，用手機(jī)照著看頻閃嚴(yán)重(圖中暗區(qū)即為頻閃造成)。
2、 透鏡設(shè)計(jì)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(shí)兼顧防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(diǎn)：
A、透鏡縱向偏光設(shè)計(jì)，橫向?qū)ΨQ(chēng)配光設(shè)計(jì)，采用3×3左右對(duì)稱(chēng)分布排列，中間做凸臺(tái)為配合鋁基板中間電路設(shè)計(jì)，
B、采用卡扣安裝，去螺絲化結(jié)構(gòu)，每側(cè)各4個(gè)扣位，兩端各2個(gè)扣位共12個(gè)扣位左右對(duì)稱(chēng)分布，免工具維護(hù)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(bào)廢品;
C、透鏡左側(cè)有標(biāo)明偏光方向，避免燈具安裝過(guò)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(dāng)降低透明度，遮擋鋁基板內(nèi)部線(xiàn)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(wú)法徒手維護(hù)，不能達(dá)到免工具維護(hù)的目的;拆卸較困難，透鏡為PC料子，拆卸用力過(guò)度容易造成扣子損壞影響功能，需專(zhuān)業(yè)人員維護(hù);
B、透鏡表面沒(méi)有編號(hào)，不利于物料管理以及后期維護(hù);
C、二次裝配費(fèi)勁，通過(guò)人力很難安裝到位，會(huì)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(gè)重要的要求，由于道路照明燈具使用環(huán)境為戶(hù)外，會(huì)受到灰塵侵襲以及雨水沖刷，進(jìn)灰塵則影響配光以及照明，進(jìn)水則影響內(nèi)部電路以及安全，嚴(yán)重者會(huì)造成道死燈、短路、漏電等嚴(yán)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(méi)有在防水圈上做相關(guān)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(wú)法進(jìn)行IP測(cè)試，暫未知其防塵防水性能，僅通過(guò)其結(jié)構(gòu)分析，達(dá)到IP65應(yīng)該是沒(méi)問(wèn)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(dá)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(xì)標(biāo)注(防水圈橫截面結(jié)構(gòu)及尺寸標(biāo)注圖)。
防水圈橫截面結(jié)構(gòu)及尺寸標(biāo)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(xiàn)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(xiàn)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(gè)一個(gè)比較理想的安裝方式。塑料件出線(xiàn)孔設(shè)計(jì)成圓頂帶齒，而硅膠墊則是圓柱形出線(xiàn)孔，這樣能夠讓硅膠墊更好的包裹電纜達(dá)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(hào)為HO5RN 2×1.0mm2，為多芯純銅線(xiàn)，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(xiàn)性交流模組中，燈珠、線(xiàn)路板和控制電路共同組成了模組的光源模塊。
先來(lái)看看燈板
PCB板：PCB板采用的是高導(dǎo)熱鋁基板，規(guī)格是200×52×δ1.5mm，表面信息印刷有基本信息，標(biāo)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(biāo)示。燈珠采用陣列對(duì)稱(chēng)分布共18PCS燈珠，成兩邊對(duì)稱(chēng)均勻分布，能更好將熱分散導(dǎo)出到鋁散熱器中將熱量散出去。
另，PCB板背面并沒(méi)有涂抹導(dǎo)熱硅膠，通過(guò)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(gè)鋁材貼合，兩個(gè)硬的東西始終都會(huì)有間隙，導(dǎo)熱效果還有待測(cè)量。但結(jié)合以往的方案，不涂抹導(dǎo)熱膠對(duì)散熱的影響甚微，有以下優(yōu)點(diǎn)：
A、節(jié)省材料，不用導(dǎo)熱膠，同時(shí)省去開(kāi)鋼網(wǎng)以及其他輔助材料來(lái)印刷;
B、避免了導(dǎo)熱硅脂涂抹不均勻以及導(dǎo)熱硅脂硬化問(wèn)題，降低了出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié);就導(dǎo)熱功能而言，更加可靠
C、減少了生產(chǎn)工序，可以減去刷導(dǎo)熱硅脂的工位，節(jié)省工廠人工成本;
缺點(diǎn)：
A、要求散熱器表面以及鋁基板背面平整度要求高，對(duì)加工工藝要求比較高。
總體來(lái)說(shuō)在增加導(dǎo)熱可靠性的同時(shí)，降低了產(chǎn)品成本，可以在價(jià)格上更加有優(yōu)勢(shì)。
最后來(lái)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(diǎn)，首先是電纜防水接頭，采用了塑料件而且安裝簡(jiǎn)便;在這散熱鰭片有點(diǎn)像煙囪效應(yīng)的設(shè)計(jì)，以及透鏡卡扣式的免工具安裝維護(hù)設(shè)計(jì)，鋁基板的免涂導(dǎo)熱硅脂設(shè)計(jì)等等，采用了幾個(gè)較先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念來(lái)通過(guò)不同方式降低成本，裝配簡(jiǎn)便華，在提高產(chǎn)量降低成本方面帶來(lái)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(shè)計(jì)，給生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后等都帶來(lái)很多方便，該模組不失為一個(gè)值得參考的優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案。
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