LED燈具造成產(chǎn)品功率偏差的主要原因分析

LED照明產(chǎn)品“質(zhì)量門”事件高發(fā)，一方面是行業(yè)規(guī)范和監(jiān)管缺位，另一方面是企業(yè)自身品質(zhì)意識淡薄，設計能力、工藝水平缺陷。

本文以LED燈具功率偏差失控為例，理論推算結(jié)合案例演算，詳細分析驅(qū)動電源恒流精度，LED正向壓降分布對燈具功率的偏差影響，供設計人員參考，以提升LED產(chǎn)品的設計品質(zhì)。

近期各媒體頻繁報道國家和地方質(zhì)檢部門抽檢LED光源和LED燈具質(zhì)量不合格事件，高發(fā)的“質(zhì)量門”事件嚴重損害企業(yè)自身形象和我國LED產(chǎn)業(yè)在國際舞臺的品牌形象，情勢令人警醒。

在不合格測試項目中，燈具實際測試功率與產(chǎn)品宣稱功率不符合占不小的比例。早在2010年我國已發(fā)布國家標準GB／T24908－2010《普通照明用自鎮(zhèn)流LED燈性能要求》中的第5.3條要求“燈在額定電壓和額定頻率下工作時，其實際消耗功率與額定功率之差不應大于15％或0.5W”，國際電工委員會亦在IEC62722－1第7款中要求“燈具的電參數(shù)標稱值與實際值偏差不應大于10％”。

筆者認為，造成產(chǎn)品功率偏差的原因有如下幾點：

第一，迫于成本壓力，生產(chǎn)環(huán)節(jié)偷工減料，省去了必要的產(chǎn)品測試流程，不合格品未在廠內(nèi)剔除，以次充好流向市場。

第二，LED燈珠散熱設計余量不足，裝配工藝，來料的偏差造成燈珠過熱，正向壓降（Vf）下降失控，造成燈具實際功率偏離下限。

第三，燈具選配的驅(qū)動電源熱穩(wěn)定性差，輸出電流溫度漂移大，直接造成燈具功率在大范圍偏離。

第四，為降低LED燈珠來料采購成本，燈珠采購未按設計要求挑選LED Vf分布BIN，造成LED實際消耗功率偏離設計中心值。

第五，選配的驅(qū)動電源恒流精度低（一般為5％－8％），無法適配燈珠多樣的Vf BIN。

筆者認為，前三個原因直接反應生產(chǎn)廠家的品質(zhì)意識淡薄，與設計關聯(lián)性不大，本文不展開評述，后兩個誘因與燈具驅(qū)動電源的精度設計有強相關性，具體分析如下：

根據(jù)燈具功率計算表達式

推導出：

Pin－燈具標稱功率

△P－偏差百分比

C－驅(qū)動電源效率

U0－LED燈串正向壓降設計中心值

△U－偏差百分比

I0－LED驅(qū)動電流設計中心

△I－偏差百分比

假定驅(qū)動電源精度（△I）為5％，若要滿足IEC功率標稱要求，△P在10％以內(nèi)，根據(jù)表達式【1】計算得出LED燈串電壓偏差百分比（△U）約為4.8％，這意味著要嚴格篩選LED燈珠Vf BIN，直接造成隱形的燈珠采購成本攀升。

例如，工程師選用OSRAM LCW CRDD系列燈珠（Vf BIN表如下）12顆設計中心值為36V的燈串。

若選用恒流精度5％驅(qū)動電源，則要求燈串壓降最小值為34.27V，最大值為37.72V。

對照燈珠的Vf BIN分布表格不難發(fā)現(xiàn)，在不采取有效混BIN措施的情況下，近一半的燈珠無法在量產(chǎn)時使用，燈珠采購成本間接大幅增加。

若選用恒流精度為1％驅(qū)動電源，則要求燈串壓降最小值為32.79V，最大值為39.204V，完全覆蓋燈珠Vf BIN，無需任何混BIN措施，生產(chǎn)成本，采購成本大幅減少。

通過上述案例對比分析不難看出，高精度驅(qū)動電源可以有效規(guī)避燈具廠繁瑣且難以預測比例的燈珠混合使用的困擾，大幅減少系統(tǒng)綜合成本，電源的“小代價”換來系統(tǒng)的“大收益”。

LED照明競爭已趨于白熱化，產(chǎn)品價格持續(xù)走低，以犧牲產(chǎn)品品質(zhì)甚至違背行業(yè)規(guī)范和法規(guī)要求為代價的低價策略不可取。LED行業(yè)從業(yè)技術人員必須在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求前提下，探索低成本解決方案，讓普通人都能買得起且高品質(zhì)的LED照明產(chǎn)品。