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LED: 新光源、led灯珠怎么选择新考量 – 浅谈

统佳光电

LED遍及被以为是来世代的主流照明技能,然而在照明财产转换光源的历程中,因其特征上的差别,LED作为新光源也较传统光源多了些新考量。例如LED的体现会跟着结点温度(junction temperature)差别而差别,因而乎LED作为新光源也就多了散热的考量;例如LED的光形会跟着元件与二次光学的设计差别而差别,设计上也就多了更多的考量与弹性;例如LED驱动体式格局与传统光源差别,差别的驱动电路设计也使LED光源的体现年夜为差别。本文出格针对于LED作为照明新光源,其光形(spatial distribution)与频闪(flicker)的考量提出会商,并先容其在线量测的解决方案。

光形

虽然最近几年来LED元件设计年夜幅增长了各标的目的的光掏出率,但相对于来讲LED照旧指向性较高的光源。在球泡灯的运用上,过往几年LED灯胆因其元件特征与散热设计,多采纳半周光灯胆的设计,其灯胆发光角度约只为120°,较传统白炽灯胆的300°堪称年夜幅缩小,如图一所示,而既有灯具通常为为传统白炽灯胆做设计,led灯珠使用在直接代替的替代光源运用上,使用者的感触感染较着与期待有所落差,如图二所示,也因云云,较新的设计纷纷采纳能有较年夜出光角度的全周光设计,而对于全周光差别标的目的的出光量,也有相对于应的划定与要求,如美国的能源之星规划,便针对于全周光的光形有如图三的要求,在剖面的135°~180°的区间,要求其光通量不患上低于总光通量的5%。针对于差别型态的光源型式与运用,其对于光源的配光要求也会有所差别,如日本针对于LED灯管便有JEL 801的规范,要求在120°的区间内,其光通量需小于总光通量的70%,如图所示四。

图一 灯胆光形比力

图二 全周光与半周光灯胆在不异灯具上的体现

图三 美国能源之星对于全周光灯胆之要求

图四 日本JEL 801之灯管光形要求

频闪

所谓的频闪(flicker)是光源强度跟着时间有明暗变化的征象,而频闪跟着其明暗变化的振幅巨细与变化频率,对于人身体也会有差别水平的影响。在IEEE Standard P1789 的陈诉指出人眼可辨识频率70Hz如下的频闪,而人心理上对于如许的频闪可能会有头痛、目炫、心神不安、或者激发癫痫等反映。人体对于于高于70Hz较没法感知的频闪,也并不是毫无反映,可能激发的心理反映有头痛、眼睛疲惫、持久使用会影响目力、有些个案会激发心跳加速等等,研究显示可能需要高于160Hz以上,甚至高于200Hz方能对于心理风险较无疑虑。而可答应的明暗变化振幅巨细,也与频率凹凸有关,在低频的频闪状态下,些微的明暗变化便有可能会激发心理反映。除了了心理风险以外,在某些运用场所也会有差别考量,如在摄影棚的运用上,开麦拉等装备能撷取到更高频率的变化,对于频闪的要求也相对于较高,尤为是当今聪明型手机普及,消费者随时顺手均能对于糊口方圆事物摄影,有频闪的照明对于于摄影品质是极年夜的危险,也会引来消费者的诉苦。

因为频闪对于于LED照明至关主要,列国各构造纷纷对于此做研究,并界说相对于应的规范与尺度,如美国能源之星规划、IEC、ANSI、CIE等等构造均有相干于频闪的规范与研究,例如对于于明暗变化的振幅巨细,ANSI/ IES便界说了两个指标来描写,别离为Percent Flicker与Flicker Index,其相干界说如图五所示。Percent Flicker由时域上光波形的振幅巨细界说,Flicker Index则从能量不雅点来作为界说。针对于频率部门,虽然有研究显示可能约需高于160Hz以上方能无心理风险,但因这部份尚无结论,并考量现有技能与成本,列国规范大抵因此电力体系频率的二次谐波作为规范,如美国电力为60Hz,能源之星便要求LED照明不克不及有低于120Hz的频闪,但信赖跟着相干研究陆续有结果后,对于于可答应的频闪频率规范可能也会有相对于应之修改。

图五 ANSI/ IES界说之频闪指标

LED作为新光源,频闪之以是会是须考量的重点,在于传统光源其频显现象较为一致,而LED则会由于设计上的弃取与选择,而有很年夜的差异。表一为各类光源使用上述频闪指标的数值规模,由表可知各类传统光源其指标一致,但LED光源因驱动电路设计的差别,可能会有极其差别的体现。

表一 各类光源频闪指标

光源 Percent Flicker Flicker index
60W 白炽灯胆 6.70% 0.02
20W 卤素灯胆 4.80% 0.01
T8灯管 28.40% 0.07
CFL 灯管 37% 0.11
A厂7W LED 灯胆 100% 0.35
B厂10W LED灯胆 25% 0.04
C厂 12W LED灯胆 55% 0.15
D厂10W LED 灯胆 8.60% 0.02

 

光形与频闪的在线测试

甫得到LED资讯网极光奖最好后段制程LED检测装备奖的在线式发光二极体照明测试体系,除了了流明、色温等等传统检测以外,出格针对于光形与频闪也提出了在线检测的要领。测试体系架构如图六所示,其相干测试道理则胪陈于“LED照明产物在出产在线测试的可行性与须要性”一文中。

图六 LED灯在线测试体系架构

试验室中对于于光形漫衍是使用漫衍光度计(Goniophotometer)作为量测装备,然而漫衍光度计不仅体积重大,且每一次量测约需数小时的时间,实不合适作为出产检测使用。致茂电子的在线测试体系,使用多个年夜面积光侦测器,在待测物周围适量充满,是以透过这多个光侦测器所测患上光量,便能粗略描绘出待测物之光形漫衍。如在灯胆的运用中,藉由光侦测器的适量摆列,便能检测能源之星要求的剖面135°~180°区间光通量检测要求,如图七所示。近似的,在灯管的运用中,藉由光侦测器的适量摆列,亦能针对于如日本JEL 801对于灯管光形之要求,如图八所示。表二为运用图七体式格局,针对于5000颗全周光LED灯胆实测其剖面135~180度区间光通量百分比成果。因其来料品质与组装精准度问题,虽然已经作了全周光的设计,但照旧有近70颗灯胆不切合能源之星规范。

图七 灯胆光形在线检测 — 美国能源之星要求典范

图八 灯管光形在线检测 — 日本JEL要求典范

表二 全周光灯胆能源之星规范实测

样品数目: 5000颗全周光LED灯胆  135~180度区域流明百分比
Max 7.60%
Min 4.80%
Average 5.50%
Stedv. 0.23%
分歧格比率 (<5%) 1.30%

 

针对于频闪部份,在线测试体系使用单晶矽太阳能板作为光侦测器,藉由适量的取样(sampling)技能,便能适量描绘待测物之光输出于时域上(time domain)之波形,透过软计较后,提供了包孕Percent Flicker、Flicker Index与频率资讯,藉由傅利叶转换(Fourier Transform),亦提供了完备的频域(frequency domain)资讯。共同体系所配置之数位功率表,便能在时域上同时描绘出电压、电流、与光输出波形,利便工程职员作进一步之阐发验证之用,如图九所示。图十则为市售几种差别LED灯胆实测成果波形,由图可知各家灯胆之波形体现极其差别,其频显现象也极其差别,与传统光源频显现象一致的景象年夜异其趣,也增添了LED光源运用上的坚苦。

图九 频闪之完备时域与频域阐发

图十 市售LED灯胆频闪实测波形

红外led灯珠医用

结论

LED作为新光源,因其与传统光源特征上的差别,也带给照明业者使用上的新考量与挑战。本文出格针对于光形与频闪做会商。甫得到LED资讯网极光奖最好后段制程LED检测装备奖之致茂电子在线测试装备,联合了主动化告竣在线测试目的,除了了一般的流明、色温等参数检测外,亦针对于光形与频闪提供了完备的解决方案。

致茂电子将于广州照明展时展出此进步前辈检测装备,接待业界进步前辈莅临引导。

来历:致茂电子 LED产物司理 张敏宏


标签:LED照明LED技术致茂电子

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