柏拉图式的创新?几款COB样品品质评测比拼

2017-06-07

最近,CSC与CSP技术的争锋论断让LED照明市场重新泛起不小的涟漪,COB产品方案的前景再次被推到台前。针对商照、车灯等细分市场的挖掘,光源厂家在满足客户对光品质不断提升的需求下,也发展出各有不同的技术路线,单是根据不同结构、材料就定义了不同厂家各自产品特色。也就有人质疑,COB技术路线的演进,是不是仅只一场柏拉图式的创新,又或是细分市场爆发的鲶鱼?

很多大厂也不断推出各具特色的可调色COB光源产品,引起市场瞩目,为向灯具应用厂家提供部分参考,此次评测阿拉丁评测室特意选取四款具有代表性调色 COB 光源进行测试对比,从基本光电参数、光色品质、混光均匀性等多方面角度一一评析。该四款样品品牌分别为TOYONIA(東洋)、TYANSHI(添鑫)、SHARP(夏普)、RAYBEN(乐健)。

本期评测特别对几款样品进行了更多维度的体验。

正文

1、产品规格

1.1产品基本信息

1.2产品基本结构

从产品尺寸方面来看,RAYBEN、TYANSHINE、SHARP 三款样品发光面尺寸 在φ15mm 左右,TOYONIA 发光面是φ9mm。Y5KS在4款样品中发光面积最小,对照基板面积,其发光密度也最高,至于光功率密度我们后文会再提到。

从封装结构来看,四款样品均应用双色混光调色原理,但结构各不相同。再看双色芯片陈列排布,SHARP 双色芯片排布均匀上差于其他三款。

RAYBEN 和 TOYONIA 两款样品内部无金线,这样在产品运输和加工流程中,可以尽量避免人为因素对产品的破坏,从产品物理强度方面来看,这两款相对更有优势。

2.产品基本光电参数

2.1、光通量及显色指数(在 4000K 条件下热态测试)

注:SHARP 产品显色指数 Ra>90,推算在 Ra>80 状态下,光功率密度有2%~3%的提升。

拿到一款COB产品,我们一般首先关注产品的基本光色电性能参数,4款COB样品均属可调色温光源,不同通电条件下,可获得不同色温,光效也会随工作电流改变,为便于对比,当不同光源需要做光效以及其他参数方面的比对时,应保证各自功率及相关色温处于相一致水平。

如图表所示,我们将功率调至接近28W,色温均在4000K左右。从光效上看,考虑 SHARP 产品显指(Ra>90)因素,四款产品光效相 差在 2~7%范围内,TOYONIA Y5KS 略低。

2.2、光功率密度(P=28.5W,CCT=4000K)

假如用光通量除以发光面积来表示光功率密度,从图表来看,RAYBEN、TYANSHINE、SHARP 三家产品数据比较接近,TOYONIA Y5KS光功率密度相比其余三家高出近 160%,优势较为明显。

在实际应用当中,光功率密度的高低在成本中的体现尤为明显,某种程度上,可以直接体现性价比的高低。

2.3、照度及中心光强度

注:SHARP 产品显色指数 Ra>90,推算在 Ra>80 状态下,中心照度有 9%~11%的提升。

从中心照度上看,测试数据与光效率密度方向一致, RAYBEN、 TYANSHINE、SHARP 三家产品数据接近,TOYONIA Y5KS 比其余三家高出近 68%~77%,领先优势明显。

从另一角度来看,配合同一款透镜测试时,光通量高的COB样品,其中心照度不一定强,耐人寻味。

综合分析

本次评测,检测样品光电参数基于相对同向误差测量模式,所测数据非绝对值,只可客观反映同组对比值。

从基本光电参数测试结果分析,各个测试项目几款品牌样品表现各有优劣,光通量、光效方面RAYBEN、TYANSHINE表现较优,但在光功率密度、中心照度方面,TOYONIA Y5KS 表现突出。

以上测试数据对比分析可以看出,采用高密度封装结构,虽然会降低出光效率,但在匹配光学器件时,可以大幅减少光的漫射与损失,提升中心光强。

3、光色参数

3.1光谱分布(CCT=4000K):

从相对光谱能量值上看,RAYBEN、TYANSHINE、TOYONIA 三家产品数据接近, SHARP 是高显指(Ra>90)型号,比其余三家相对更趋饱满。

3.2 CIE1931 色品图(CCT=4000K):

从 CIE1931 色品图看,RAYBEN、TYANSHINE 产品在 4000K 时光色坐标 偏黑体线下方,SHARP、TOYONIA 产品光色坐标在黑体线上。

3.3 色容差(CCT=4000K)

从色容差(CCT=4000K)数据看,RAYBEN、TYANSHINE 产品 SDCM 值 大于 6,接近或超出标准范围;SHARP 产品 SDCM 值小于 4,在标准范围内;TOYONIA 产品 SDCM 值小于 2,反映 TOYONIA 产品在色品准确度控制上相对更有优势。

3.4 白光轨迹(ANSL-C78.377)

以 ANLS-C78.377 标准进行白光分级,将四款产品在 3000K、3500K、4000K、5000K 四种色温下的光色坐标重叠在同一个分级图上,可以看到各款产品在调色时的白光运动轨迹。

从白光轨迹图表可以看出,RAYBEN、TYANSHINE 四款产品在 3000K、3500K、4000K、5000K 色温时光色坐标整体偏下,接近 ANSC-C78.377 白光分 级标准的临界值。

SHARP 产品未能录得 5000K 数据,但从其他 3000K、3500K、 4000K 色温时光色坐标来看,色品准确度明显优于前面两家。白光轨迹表现最优秀的是 TOYONIA 产品,2700K、3000K、3500K、4000K、5000K 色温时光 色坐标基本与黑体线轨迹重叠。

3.5 显色指数(CCT=4000K)

从显色指数值(CCT=4000K)上看,RAYBEN样品 Ra=85.4,TYANSHINE样品 Ra=86.4,TOYONIA 样品 Ra=85.4,三款样品显指接近,R1~R15 数据分布也相似。SHARP 样品 Ra=93.6,是高显指(Ra>90)型号,R1~R15 数据比其余三家相对更趋饱和。

4、混光均匀度(CCT=4000K)

此次评测的四款样品均采用双路混色来实现光色调整,就调色光源产品 而言,混光均匀性是衡量其照射效果非常重要的一个指标。

本次混光均匀度测试是四款产品统一采用同一型号的通用光学透镜,即DARKOO、DK6912-JC-5S在同一功率(15W)同一色温(4000K)同一距离下,通过各产品呈现的光形光斑来进行对比分析。

受拍摄器件限制,图片无法完全还原人眼视觉的感观效果。见下图。

从光形上来看,RAYBEN、TYANSHINE、SHARP 产品由于发光面较大,光 束角相对度大,照度降低,其中 SHARP 由于芯片陈列原因,光形呈不规则的 椭圆形。TOYONIA 产品由于发光面小,相对光形较小较好。

从光斑上看,SHARP 产品黄白相间较为严重,有明显异色光斑。RAYBEN 产品次之,TYANSHINE 产品有较轻微异色光斑,较前两者好。TOYONIA 产品 无明显异色光斑,过渡均匀。

综合分析,从混光均匀性来看,SHARP 产品表现欠佳,TOYONIA 产品效 果最好。混光是否均匀与 COB 芯片陈列方式及密度相关联,提高流明密度有利于改善光源的光学匹配效果。

评测室总结:

根据上述测试数据的对比差异程度,我们以“★”号数量示意。

综上,几款COB样品检测数据各有优势,单从某一项结果来看并不能简单判定各个样品的优劣。当然,如果结合产品的应用领域,各个场景对COB光源提出了更特殊的要求,则更能依据需求对光源进行选择。如果单纯追求光通量、光效来看,RAYBEN、TYANSHINE数据表现较好,但从光的均匀性和产品的通配性来看,TOYONIA则表现出强势的一面。

当前商照等细分领域突飞猛进,而这也是COB产品的主战场,选择适合的光源不单要从其表面的发光属性来看,更要依据被照物体的特殊性来选择,这也是各大COB光源的价值所在。

从发光均匀性视角探讨几款可调色温COB

—Vision

相比传统光源,LED光源最大的优势除了节能,还有它的“光谱可变性”。说“光谱可变”,是LED的本质,业界朋友耳熟能详的是“色温可调”。本人第一次接触色温可调LED大概是在2011年,是一盏台灯,台灯的光源是利用两路不同色温的2835灯珠组成,通过调节两路灯珠的工作电流,从而改变冷白光与暖白光的比例,最终混合成可从2700K到5700K色温区间变化的白光。这种配备不同LED阵列的方法也是比较常见的实现色温可调的方法。但是这种利用不同阵列的例子有个缺点,就是冷暖白分界明显,出光颜色空间分布不够均匀,那有什么比较好的方法可以让阵列重新排布,使其分布更加均匀呢?

刚好受到阿拉丁的邀请,收到几款COB样品也就来体验了下,或许能够释疑我上面提到的几点问题。

首先,我们先观察下选取的4款COB的外观结构(以下产品名称使用厂商名字简称),见图1外观图。

(a)夏普    (b)乐健      (c)東洋      (d)添鑫

图1 4款COB产品外观图

从外观上看,我们不难发现这4款COB在结构上有所不同,对比如表1。

表1 4款COB结构比对

好了,那么它们的均匀性谁比较好呢?请看图2~图5,这是以上提到的4款COB分别在2700K和5700K情况下的光强空间分布以及色温空间分布,可供大家参考。其中,发光强度空间分布以样品正上方位置作归一化处理,色温空间分布以样品正上方位置为基准取其空间不同角度的色温偏差。

图2 2700K情况下,4款COB的光强空间分布

图3 5700K情况下,4款COB的光强空间分布

从图2~图3,我们可以看到,不管是2700K还是5700K,夏普的光束角要大于另外3款,而另外3款的光束角基本可视为一致。

图4 2700K情况下,4款COB的色温空间分布

图5 5700K情况下,4款COB的色温空间分布

从图4~图5,我们可以看出,在2700K情况下,添鑫及東洋的色温空间分布均匀性较佳;夏普的在发光角度140°范围内均匀性也不差,但是在140°范围外色温则出现较大偏差;乐健的在整个空间的色温分布均匀性则较差。在5700K情况下,4款COB的色温空间分布均匀性优劣则有明显区别,東洋的最佳,夏普的最差。

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