无频闪一体化筒灯深度评测

2017-06-15

能源之星(Energy Star),是适应美国能源部要求兴起的一项认证,是除了UL、FCC认证以外,灯具类产品进入美国市场最受客户欢迎的一项认证。UL体现了产品良好的安全性,FCC体现了产品的电磁兼容性,而Energyu Star认证则体现了产品良好的节能性能,特别是针对现在全球能源日渐紧缺的情况。能源之星评级已成为消费者和企业购买决策的一个重要组成部分。

CEC Title24标准是在2016年发布的新的建筑能效法规,法规要求适用的高效光源必须满足Joint Appendix JA8-2016的测试和要求。此法规中要求对高效光源的频闪(Flicker)必须进行量化测试和报告。

此次评测我们根据能源之星和T24要求,对一款获得能源之星认证的筒灯产品LEDL65-120V-15W-T进行剖析。本次评测样品来自上海酷蓝电子科技有限公司,由新东方国际认证测试服务中心担任第三方检测机构进行产品参数的检测,由梁广全梁工对报告进行相关的翻译与整理工作。以下是报告内容。

产品信息

产品性能VS标准要求

通过上面主要参数的比对,我们可以很清楚的了解到能源之星标准与这款产品参数之间的比对,下来我们取几个参数来进行分析。

能源之星分析

1、电气光色参数

光、色参数在能源之星里有提出确要求,定向下灯具光效要求≥55 lm/W,光通量要求不高,因此光效是作为一个主要考量参数。另一个指数是显色指数,能源之星要求Ra≥80,R9> 0,室内商灯具Ra80是属于常规要求,这里有对R9进行了确要求(R9即饱和红色),我们来详细看一下这个灯的光色参数(见图1):

图1

1)光效

从图中我们可以看到,光效达到67.8 lm/w,高出能源之星要求23.27%,算是不错了,但是离行业水准还有点差别,一般筒灯都做到70lm/w左右。

2)显色指数

另外我们来看一下Ra,达到了92.3,R9=60,从R1~R15各项参数来看,都表现优秀,可以用在一些比较专业的场所。从图1可以看到 Ra有R1~R15,其中R1~R8称为典型显示指数,R9~R15称为特殊显色指数,Ra表示平均显色指数(R1~R8的平均值)。尤其R9(深色鲜红)是评价红色现质量的指标,可以用来评价生肉的显示性。博物馆、美术馆等场所则要求对所有的颜色都能高度真实还原,对Ra和R1-R15指数的要求就更为严格。

3)色温

能源之星将色温分为五个区,2700K、3000K、3500K、4000K、5000K,对颜色角度一致性也做了要求,光束角范围内色坐标与加权平均值坐标在CIE1976色度图上的的直线距离在不超过0.006。产品实际测试色温2971K,Duv-0.0004,近标准值(详见图2)。

图2

2、调光参数

这款产品是一款具有调亮度筒灯,在能源之星里面有确灯具及其组件至少能够提供20%到100%光通量连续可调的能力。在调光最低光输出时距离1米或以内的噪音不应超过24dBA。产品测试光通量为1002.1 lm,20%-100%光通量连续调光,光通量范围则是从200.42lm-1002.1 lm。能源之星测试直将光输出调到最低要求(见图.3),光通量在调至192.6 Lm 光、色参数无显变化,PF随之变化是正常现象!调光功能打到20%-100%调节!

2.1、噪音

关于在调光过程中驱动噪音,是由于调节电流会出现的现象,在能源之星中要求是在调光最低光输出时距离1米或以内的噪音不应超过24dBA。实际测试为13.7dBA<1m(见图.4)。噪音表现极好,比标准值还低42.92%。< p=""> surge),顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值,它包括浪涌电压和浪涌电流。浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌.它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等. 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。

能源之星浪涌保护要求线路浪涌为100KHz,2.5KV的七次振铃波,有共模和差模两种模式,即L-N以及L/N-PE,产品测试通过,符合能源之星要求 (见图5):

图5

4、温度测试

温度主要要求测试方面,一则为驱动温度,一则问LED结温,温度对灯具的光通量、光效、使用寿命等都有较大影响,良好的散热功能以及较低的发热会极大的提升灯具各方面性能,延长灯具使用寿命。

1)、驱动外壳温度

驱动寿命是限灯具寿命的一大因素,80%灯具寿命终止均由于驱动失效因此,驱动寿命宣称30000H,LED寿命一般≥50000H,热量问题是引起并会加速失效的原因,因此良好的导热、散热是一个重要手段!驱动外壳温度能源之星要求为灯具产品稳定运行达到温度平衡后,温度不应超过驱动造商建议的最大温度,造商标称为 ≤105 ℃。由于产品为光引擎集成方案,驱动元器件集成在光源版上,因此测试驱动外壳温度应该测试温度最高元器件的温度(见图6)。在电子元件中IC为发热最大的电子元件,因此此次测试的是IC的表面温度,温度为58.2℃,温度比造商建议最大温度低46.8℃,低44.57%,电子元件工作温度降低,一时导热良好,灯具散热顺畅,二则电子元件质量保证,余量留得够足,未满载工作,这样能更好地保证电子元件寿命,灯具寿命也得以保证。

图6

2)、LED温度

LED温度一般为LED结温, LED的基本结构是一个半导体的P—N结。实验指出,当电流流过LED元件时,P—N结的温度将上升,严格意义上说,就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。

LED结温是影响LED光衰以及寿命的重要评判因素,结温越高越早出现光衰,也就是寿命越短,寿命就是LED亮度降至70%的的时长!能源之星要求LED温度为客户建议温度≤105℃,实测为56.7℃(见图7),温度比建议温度低48.3℃,低了46%,因此综合驱动外壳温度以及LED结温,能很好的说产品导热以及散热良好,能很好的将热量通过自然对流辐射到空气中,很好的保证的产品寿命。

图7

FCC认证分析

FCC认证是关于电磁兼容方面的测试认证,美国FCC对于工作频率在9KHZ以上的电子产品所产生的电磁干扰均有管,许多无线电应用产品、产品和数字产品要进入美国市场,都要求FCC的认可。

现我们根据一款来自上海酷蓝电子科技有限公司型号为LEDL165-120V-15W筒灯的FCC测试报告,详细地分析系列参数。

从样品看得出,这是一款AC Drv筒灯,采用的是光引擎标准模组作为光源,采用去驱动电源设计方案,集成度高!首先我们先确一下,这一份报告执行的是FCC Part15B(Class B)部分,主要是传导骚扰和辐射发射测试,属于EMC范畴,按ANSI C63.4-2014标准进行测试!下面我们来看一下传导和辐射的测试结果:

首先从报告上看,传导骚扰和辐射发射两项测试,样品都能通过(如图8),采用AC方案通过,不简单:

图8

1、传导骚扰测试(CE)

传导骚扰测试,主要是用于考察被测设备通过电缆或其它线缆对与之相连的主电源及其它信息设备的传导干扰情况。这是EMC测试的一个重要指标。先看一下实验程序(图9)和现场(图10):

图9

图10

下来我们看一下FCC Part 15B的传到骚扰限值(如图11):

图11

再看一下样品测试结果,测试分为火线(L)和零线(N)两个测试数据,如下:

1)、 火线(L)传导骚扰测试:测试结果(如图12、图13)

图12

图13

如图12中标记几个标示点,这个是FCC Part 15B中几个取样分界点,图中峰值显示线以及均值显示线均在要求界线之下,一般看测试数据不能超过此峰值要求界线则为合格产品。从图13数据看,峰值和均值显示线都在要求界线下,图中1、3为均值测量值较大值的两个点,2、4为峰值中较大值得两个点,可看出峰值显示在0.168MHz和0.177MHz出现峰值较大的两个点,峰值线0.168MHz频率点测量值为59.5dBuV,限值为65.06dBuV,余量是5.54dB,0.177MHz频率点测量值为59.32dBuV,限值为64.63dBuV,余量为5.31Db,如果一致性较差,再者因为EMC是不稳定的,而且不同实验室之间也是有误差的,所以余量愈多,就越保险。余量太少实际测试中很容易会超过峰值界线导致传导骚扰不通过,这个是值得注意的。

2)、零线(N)传导骚扰测试:测试结果(如图14、图15)

图14

图15

如图14中标记几个标示点,这个是FCC Part 15B中几个取样分界点,图中峰值显示线以及均值显示线均在要求界线之下,一般看测试数据不能超过此峰值要求界线则为合格产品。从图15数据看,峰值和均值显示线都在要求界线下,图中1、3为均值测量值较大值的两个点,2、4为峰值中较大值得两个点,可看出峰值显示在0.168MHz和0.190MHz出现峰值较大的两个点余量分别是5.44dB和5.59dB,这个是值得注意的。

综上所述,这个产品在传导骚扰方面,做的还是挺好,但是在较大值的几个点上,还需要做一些改进,余量需要增加,一般做到7dB以上比较保险,EMC是不稳定性,以及实验室的差异性,余量愈多,就越保险。

T24频闪测试

测试设备和环境要求:

恒温测试装置。温度要求25℃ ±5℃,防止外界杂散光;

快速光度探头,要求上升响应时间不大于10us;

数据采集示波器,要求系统取样时间间隔不大于50us,数据记录频率不低于20KHz,至少保存1s内取样数据。

运算

在每一个调光水平(100%,20%和最小调光水平)需要进行以下测试数据的处理和计算,计算公式如下:

在时域需要进行反傅里叶分析数据转换运算,分别在无滤波和40HZ,90 HZ,200 HZ,400 HZ和1000 HZ滤波频率状态下进行振幅调百分比测试和计算;

根据频闪测试标准,测试结果如图21,

图21

具体测试设备和调光器规格为

图22

在满功率时的频闪指标测试结果

图23

在20%功率的频闪指标测试结果

图24

T24频闪指标测试是目前我们看到的确的定量化的测试频闪的标准。对于交流直驱动的光引擎,目前虽然市场占有率在不断增长,但还不是市场的主流,主要的原因是频闪问题没有得到很好的解决。让我们惊讶的是这款产品完美得解决了令人困扰的频闪问题,并且测试指标表,余量具有很大的空间。在调光过程中,调光表现平滑,没有闪烁,调光深度低于5%。

以上所有数据来源:新东方国际认证测试服务中心

结语

综合来看,这款产品外观简便,结构简单,没有任何多余的结构,在结构上可以说做到了极致,并且在光源方案上引进光引擎方案,无需电源,安装简便,无过多的生产操作,极大的降低了生产程序减少人为因素导致的产品不良,极大的提升了产品品质。性能上满足能源之星要求,各方面参数表现良好,是一款值得推荐的产品。

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