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品牌:美光型号:MG系列类型:地脚灯
输入电压:220光通量:90外壳材质:PC
尺寸:86-110灯头规格:E14可否调光:不可以
寿命:50000防护等级:IP65灯光颜色:暖白、 正白、 黄色、 蓝色
功率:1-3

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***近有一则中消协发布的公告关于电脑辐射骚扰超标不合格,容易影响到电网内设备***后到导致电脑死机。其主要原因是电脑电源端子辐射骚扰超出了国家标准规定的限值, 而这种骚扰可能干扰其它电子设备正常工作,特别是高灵敏度电子设备。随着科学技术的发展,越来越多的数字化,高速化的电气和电子设备在社会各个领域广泛使用,在推动社会发展的同时,伴随着电气和电子设备应用而产生的电磁干扰也给社会带来了电磁污染问题。而电磁污染与水污染,空气污染被称为当今社会的三大污染源。 随着电磁干扰问题的日益突出,国际无线电干扰特别委员会(CISPR)相应出台了CISPR -16、CISPR-15,欧洲标准委员会出台了EN55015和EN55022等标准。这些措施和标准旨在规范点电子产品的电磁干扰限制和其它规范,以减少电磁干扰带来的社会问题。


  电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference),有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。


  众所周知,EMC的测试目标是电子电器设备,而照明设备作为其中重要的一块,自然也有相应的约束。如美国的FCC认证,欧盟的CE认证等都对LED照明设备提出了相关的测试项目。当谈论到电磁干扰时,一般来讲有两种干扰源;一种是传导干扰,主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰,LED灯具的FCC认证传导干扰扫瞄测试频率从0.15MHz开始至30MHz结束, CE认证中的传导干扰扫瞄测试频率从9KHz开始至30MHz结束。 另外一种干扰是辐射干扰,主要是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备,LED灯具的FCC认证空间辐射干扰扫瞄测试频率从30MHz开始至1GHz结束,CE认证中的空间辐射干扰扫瞄测试频率从30KHz开始至300MHz结束。


  在照明行业中,在测试9KHz-30MHz波段的EMI中有两种方法,一种是采用Antenna(天线)和EMI接收机,其依据标准是CISPR15,EN55015,GB17743。对于照明灯具可能产生的低频磁场设备,需要采用CISPR16-1-4规定的三环天线测量其低频磁场辐射骚扰。主要是由三环天线和EMI接收机进行测试,测试时需在屏蔽室室内进行。注:三环天线将X方向,Y方向和Z方向低频磁场分量转化为RF信号,并通过同轴开关三个通道输送到EMI接收机进行测量;另外一种是采用LISN测试方法,测试时需要由EMI接收机+人工电源网络+LISN和测试软件进行。传导骚扰测试系统用于测量灯和灯具照明设备在正常工作状态下电源端口产生的骚扰,LISN实现RF信号的隔离,采样,阻抗匹配,并为EUT提供电通道,EMI接收机对RF信号进行测量,并***终由EMI测试软件进行分析,处理和判限。测试时需在屏蔽室进行。


  与此同时,在9KHz-300MHz波段的EMI测试中采用的是CDN法。在CISPR15,EN55015和GB17743标准中还提供另外一种照明设备的辐射电场骚扰测试方法,即CDN共模端子电压法。采用CDN法,主要包括EMI接收机,CDN和衰减器。测试时可以在屏蔽室内进行。


  对于EMI的测试,国际无线电干扰特别委员会(CISPR)出台了CISPR-16 无线电干扰及抗干扰测量器具规范,而对于照明行业,国际无线电干扰特别委员会还提出了CISPR-15 电子照明及相关设备无线电干扰特性限制及测量方法,并且各国也根据本国情况出台了各类的EMI照明检测规范,如欧盟出来的EN55015-2007,中国出台的GB17743-1999等。对于欧盟国家来说,EN55015标准(引用CISPR-15)适用于灯具频率超过100Hz传统照明设备,如白炽灯,荧光灯,自整流节能灯等。通常此类设备频率不超过30MHz, 相应的辐射干扰限值表1。但是对于新兴的LED照明行业,通常频率都超过30MHz,在CE认证中明确提出扫描频率是从30MHz到300MHz。


我们都知道LED是一种半导体发光器件,半导体是一种热敏器件,也就是说它对于温度是非常敏感的。或者说温度会直接影响它的性能和参数。作为一个电-光转换器件它***重要的指标就是输入多少瓦的电功率,输出多少光通量(流明),我们称之为光效(发光效率),这个指标代表了LED的***重要的质量指标。用户也就是根据他所需要的光通量(流明数)来选用瓦数***小的LED。


  然而虽然LED器件本身有一个光效,但是不等于用户就能够直接享用这个光效,因为把这个LED器件组装成为灯具就会损失一部分光效。我们先不考虑光罩的透光率(假定为100%,实际上通常在90%左右),而主要来考虑LED光源本身的光效。这种光效我们也分为冷光效和热光效两种。可能大多数人都不会注意这两种光效的区别,所以我们在这里要先来讨论冷光效和热光效问题。


  1. 什么是冷光效什么是热光效


  简单地说冷光效就是在LED光源处于室温(25C)时所测得的光效,而热光效则是等LED光源热稳定以后所测得的光效。具体来说,我们通常采用积分球来测LED光源的光效,那么在接通电源以后立刻测所得的光效就是冷光效(假定那时候的室温就是25度),这个“立刻”大约在5秒以内。而热光效是至少要等半小时到3刻钟以后才能达到热平衡(或热稳定)。现在我们通常说的光效都是冷光效,或者说通常我们在外壳上或外包装上标明的光效指标大多数都是冷光效。


  对于绝大多数用户来说,他们关心的实际上主要是热光效。因为LED照明都是会使用超过半小时的,遗憾的是,用户只知道这个灯具的冷光效而不知道这个灯具的热光效,这在某种意义上说,这是一种无意的瞒骗消费者的行为。


  不管怎样,我建议,今后都应该以热光效作为光效指标,标明在包装盒上。


  2. 冷光效和热光效有多大的区别


  下面我们就来看一下冷光效和热光效到底有多大的区别。我们为了深入了解各家知名品牌的LED的PAR灯的冷热光效的差别,特地到美国和日本去购买了几种知名品牌LEDPAR灯来进行实际的测试,所得的结果如下表所示:




  其中起始值是接通电源后立刻测量,终了值是指经过半小时等待以后的测试值。


  例如飞利浦公司的432195型球泡灯的输出流明,在半小时后,从1860lm降低至1680lm,降低至92%。具体流明下降过程如下图所示。




  实际上半小时还没有完全到达稳定值,可能还需要三刻钟或一小时才能真正稳定。


  由上表可得出如下结论:


  (1)所有各品牌LED灯具的光效起始值和终了值都是不同的。


  (2) 其差异***小为0.97,为0.86


  (3) 输入功率的差别实际上是和LED的热特性无关。


  (4) 光效的差别则主要是由于LED结温的升高所致。


  (5)结温升高是无法避免的,因为LED本身效率只有40%左右,其他都转化为热量,所以加电以后热量逐渐增加,***后从室温升到热稳定值。但升高值的大小是和散热器的好坏有关的。散热器越好温升越低。所以,为了减小热光效和冷光效的差别,应该尽可能地采用好的散热器。


  3.LED光引擎的冷热光效


  我们为什么要特别研究LED光引擎的冷热光效呢,这是因为光引擎有其特殊之处。所谓光引擎实际上就是把LED电源也放到LED光源所在的铝基板上,这样一来,LED电源所消耗的电能也都释放在铝基板上,这就增加了铝基板所要散发的热量,也就会提高LED在热稳定以后的结温。下面举一个例子来说明,目前市面上***常见的是一种无电解电容光引擎,它的电源效率通常只有85%左右,这就意味着将会有15%的输入功率转换为热量而加到铝基板上。假定总的输入功率为10瓦,剩下的8.5W加到LED,假定LED本身的发光效率为40%,也就是只有3.4W的功率转变为有用光,还有5.1W的功率变成热。本来铝基板只要散这个5.1W的热量,现在要加上电源的15%也就是1.5W的热量,总共需要散去6.6W的热量,增加了29.4%的热量,接近30%。而铝基板的热阻都没有变化,功率加大就意味着温度升高,铝基板的温度升高,意味着在同一个铝基板上的LED的环境温度升高,结温也随着升高,其结果就是光效降低。


  4. LED光引擎冷光效和热光效的实际测试结果


  我们测试了一家深圳公司生产的60W无电解电容光引擎,以及埃菲莱公司生产的60W有电解电容光引擎。二者的外形照片如下:




  深圳某公司无电解电容60W光引擎                  埃菲莱公司有电解电容60W光引擎


  在测试时采用了同样的散热器,以免由二者散热的不同而影响测试的结果。这两种光引擎的总光通量随时间的变化结果如下:




  深圳某公司的无电解电容光引擎光通量                埃菲莱的有电解电容光引擎光通量


  前者的总光通量从刚开机的5780lm,在半小时以后下降到5120lm,大约下降了11.4%,而且从下降趋势来看,还应该会随时间进一步下降到5000lm。而埃菲莱公司的光引擎光通量从7233.8lm下降到6486.8lm。


  两者的输入功率变化曲线如下图所示:




  深圳某公司60W光引擎电功率变化                      埃菲莱公司60W光引擎电功率变化


  深圳某公司的光引擎因为还采用了功率补偿(见上图),它的输入功率在30分钟内从57.81W上升到59.53W。所以它的光效是从100lm/W降低到86lm/W,降低了14%。如果采用***后稳定后的热光通量为5000lm,它的***后光效只有84lm/W,下降了16%。而它的标称光效是100lm/W,如果从冷光效来看,还是达到的,但是如果从热光效来看,那就差了16%。


  而埃菲莱光电公司的60W有电解电容光引擎,它的功率在30分钟内从62.53W下降到60.354W(更接近额定值60W),所以它的光效从一开始的115.68lm/W,下降到107.48lm/W,只下降了7.1%,和一般灯具下降范围差不多。这相当于LED的结温从25度室温上升到设计的额定值85度左右的结温而引起的正常光效下降。这是因为埃菲莱公司的恒流源效率高达99%。所以把这么高效率的恒流源集成到铝基板上是不会增加热稳定以后LED的结温的。所以冷光效和热光效的差别还是属于正常值的范围。


  顺便说一下,我们在这里比较的两种光引擎的差别也绝不是由于LED本身的光效不同而引起的,前者某公司的无电解电容光引擎所采用的LED是很大的晶片3535,其面积为1225mil2,而那个埃菲莱的有电解电容的光引擎所采用的LED是3518,其面积只有630mil2,相差高达595mil2,而且还是前者为大。而埃菲莱的热光效的数值也是高达107.48lm/W,远比该公司的86lm/W要高出25%之多。


  5.各种无电解电容光引擎的差别


  虽然我们只测了某一家公司、某一种产品的冷热光效的区别。可能有人会提出这是以点代面,不够全面的意见。假如从数据的准确程度来说的确是这样,然而如果用数据的大致结果来说,这些结果是有很大代表性的。其实道理很简单,造成冷热光效的区别的主要原因就是因为把低效率的恒流源集成到了和光源在一起的铝基板上,这样就造成了LED的结温比没有恒流源的结温要高,所以它的热光效就一定低。对于开关电源来说,它的效率是有可能达到95%的,可是由于开关电源元件多,体积大,是不可能集成到铝基板上去的。所以目前所有集成到铝基板上去的都只能是线性电源。当然线性电源的种类也有不少,现在用得***多的就是一种分段点亮的无电解电容光引擎,还有就是直接采用恒流二极管的有电解或无电解电容的光引擎,但是不管是哪一种线性电源,它的效率曲线都是完全一样的,都是随着市电电压的增加而直线降低,在220Vac时都是在85%左右(见下图)。


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