SSL LED照明电器概谈.doc

SSL LED照明电器概谈（20MAY2012 Harry Reginald)第一部分：SSL LED照明电器产品的光、热、力、电、寿命评价标准概谈1. 光学评价之简述 色彩、光谱及光的波长根据CIE 1931年国际照明协会的物理表色法注意：国际大厂飞利浦去年就可以实现光色色纯度的绝对控制，飞利浦的LED不需要分BIN, 2700K就是2700K不需要+100K的公差。德国OSRAM, MEGAMAN的色温公差也都控制在100K，这样才能保证高色纯度。我们的产品怎么去挑BIN,公差控制到什么范围？ 光学设计LED芯片的一次光学基本无法改变朗伯体的光学结构，所以需要二次光学设计来满足特定照明场景的需求。主要是调节光输出、通过光的波动性和离子性的物理特性在配合透镜的折射及其他光学器件特性下做光学设计二次光学设计的问题：针对芯片发光是否有研究光的波动性和粒子性在不同类型场景需求的照明电器产品光学设计中具体的体现和控制方式？二次光学设计模拟评估软件：例如TRACE PRO .照明电器产品是光体验产品，在设计开发时还必须注意： 定义不同照明场景需求照明产品的光学需求及相应使用的灯具类型 对选用光源进行光学建模，在光输出和光分布强度模型进行评估 根据照明场景需求通过二次光学设计来调整一次光学中不能满足设计需求的部分 二次光学设计成本的思考？为什么对于封装胶导入了一个邵氏硬度的测试标准？ 我们不能在开发出来后在来验证！2. 热学基本导热方式：热传导、热辐射、热对流材料的导热系数及热阻，热传导的方向性，室内外灯具热对流设计突出必要性的考虑目前的问题是我们在设计中需要有两个三个概念 A.水从高往低处流（热传导的方向性和传导速度的考量） B.国际主流大厂是否还停留在选用以往的导热材料 6063铝是否真的适合做LED灯具，什么样的灯具适合用6063铝材质进行散热？ 室内照明中电光源使用6063铝无法再外观尺寸上替代很大传统电光源，是否有研究新的散热体材料？ C.对于灯具和PSU的热学评估标准 一个热学评估软件和一个红外温度计是否就能完成所有的热学评价？3. 力学机构件的力学评估国际大厂和一般照明企业更大的一个区别是在PCBA上应力的力学考量对于寿命的有严重的影响。4. PSU的几个小问题感性元气件与容性元器件的选用隔离PSU与非隔离PSUESD:2000V要求的电子料思考（？3000V)为什么国际上对PSU能耗最高评价标准是美国人制定？（美国商业用途照明电器的使用方法决定的）我们是否导入了能耗设计管理标准？5. LED评价之简述 LED芯片及灯珠的寿命评价标准：LM80(举例：OSRAM有专门的机构在负责该标准；EDISON的封装已经建立了第三方认可的LM80实验室） 整灯的寿命评价标准：LM79, TM21(定义在L70和L50下的寿命通过LM79标准项下的测试有TM21推算出来是否可以达到我们标称的25000小时使用寿命） 全球最严格的LED灯具测试标准： CREE TEMPO第二部分：SSL LED照明电器产品出口认证要求及设计验证标准概谈一、日本：LED照明产品进入市场，必须满足电气用品安全法及其相关法规的要求。目前出口日本市场强制性的要求主要包括：如果控制装置是外置的，则必须符合J61347-2-13LED控制装置一般和安全性能要求，合格后加贴菱形PSE标志；LED灯具也需要满足J55015电气照明和类似设备的无线电骚扰性能的限值和测试方法的要求。二、LED产品出口欧盟市场的标准出口欧盟国家需要通过包括安全认证测试（LVD）和电磁兼容性认证测试（EMC），其主要的认证标示有CE和ENEC，认证引用标准主要包括：IEC/EN:60598-1（灯具的一般要求与试验），IEC/EN:60598-2-3（道路与街道照明灯具的安全要求）,IEC/EN62031(LED模块通用安全要求)IEC/EN:61000-3-2(单相输入电流16A设备谐波电流发射限值),IEC/EN:61000-3-3(低压供电系统中电压波动和闪烁的限值),IEC/EN61547(一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求),IEC/EN55015(电气照明或类型设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法)国外相关标准现状,严格地说，国外目前没有专门命名为半导体照明的标准，只有有关普通LED的测试标准和与普通光源有关的照明方面的标准。普通LED的测试标准有：1.IEC60747-5SemicONductordevicesDiscretedevicesandintegratedcircuits(1992)IEC60747-5半导体分立器件及集成电路2.IEC60747-5-2Discretesemiconductordevicesandintegratedcircuits-Part5-2:OptoELectronicdevices-Essentialratingsandcharacteristics(1997-09)IEC60747-5-2分立半导体器件及集成电路零部件5-2：光电子器件分类特征及要素(1997-09)3.IEC60747-5-3Discretesemiconductordevicesandintegratedcircuits-Part5-3:Optoelectronicdevices-Measuringmethods(1997-08)IEC60747-5-3分立半导体器件及集成电路零部件5-3：光电子器件测试方法(1997-08)4.IEC60747-12-3Semiconductordevicespart12-3:optoelectronicdevicesBlankdetailspecificationforlight-emittingdiodesDisplayapplication(1998-02)IEC60747-12-3半导体分立器件12-3：光电子器件显示用发光二极管空白详细标准（1998-02）5.CIE127-1997MeasurementofLEDs(1997)CIE127-1997LED测试方法（1997）6.CIE/ISOstandardsonLEDintensitymeasurementsCIE/ISOLED强度测试标准三、LED产品出口北美市场的标准出口北美市场的主要认证有UL、ETL、FCC和ENERGYSTAR（能源之星）等几种，LED道路照明产品UL认证引用UL8750或UL60950、UL1598两个标准，不测试灯具的EMC特性，ETL认证测试引用完全同于UL的标准。FCC认证引用FCCPart15B,ClassAdigitaldevice的测试限值标准，不测试灯具的安全特性；ENERGYSTAT(能源之星)主要针对住宅区和商业照明用类LED灯具的光电性能要求，LED道路照明暂不在列；1、LED灯具的FCC认证只测试EMI（无线电骚扰），不包涵EMS（无线电抗干扰）测试项；CE中的电磁兼容测试则两项都需要认证测试；2、LED灯具的FCC认证分为ClassA（工业、商业环境中使用的LED灯具）和ClassB（居民环境中使用的LED灯具）两类，两类的测试限值完全不一样，CE认证中的无线电骚扰测试限值标准只有一种，限值大小与FCC中的ClassB相当；3、LED灯具的FCC认证传导骚扰扫瞄测试频率从0.15MHz开始至30MHz结束，CE认证中的传导骚扰扫瞄测试频率从9KHz开始至30MH结束；4、LED灯具的FCC认证空间辐射骚扰扫瞄测试频率从30MHz开始至1GHz结束，CE认证中的空间辐射骚扰扫瞄测试频率从30KHz开始至300MH结束；5、FCC认证要求较苛刻，其EMI认证测试限值标准通常要求在6dB以上的余量，CE认证的EMI测试余量在3dB或以上时（包括读点后的余量）即可；UL认证在美国属于非强制性认证，主要是产品安全性能方面的检测和认证，其认证范围不包涵产品的EMC（电磁兼容）特性。以下简单介绍LED道路照明产品涉及到的有UL8750、UL1310及UL60950。UL8750适用于将安装在额定600V支路或更低的非危险位置的LED照明光源元件的最低安全要求，同样适用于连接到电池、燃料电池等隔离（无有效连接）电源的LED光源的最低安全要求；UL1310适用于包含输入电压120或240Vac电压通过软件或直接插入的连接15或20A交流电分支电路或潜在少于150V接地的，使用绝缘变压器和可以并入整流器及其它组件提供直流或交流电能源的，预期可用于提供能源给低压用电操作的CLASS2电源设备；UL60950适用于信息技术类(简称IT)设备的安规标准,包括手机、计算机及其周边设备,比如投影仪,打印机等等，也包括输出可带LPS（受限制电源）安全回路的电源供应器；在LED照明产品的UL认证中，驱动电源认证测试可选用UL1310或UL60950。两款标准的主要差异如下：1、UL1310是CLASSII（提供有限电压和容量的电源）电源设备安全标准，通过UL1310认证的电源为CLASSII电源，使用CLASSII电源做cUL(加拿大市场)的LED照明灯具认证时，可豁免相关安全测试；UL60950是信息技术类(简称IT)设备的安规标准，其适用的认证范围要大于UL1310，但使用通过UL60950认证的电源做cUL(加拿大市场认证)的LED照明灯具认证时，不可豁免相关安全测试；2、UL1310标准规定输出电压在任何负载条件下电源最大输出电压（包括无负载）的外露接触电压峰值为42.4V，当设备不包含可自动在输出电路断电装置的最大输出伏安不多于100伏安；UL60950则定义输出电压正常条件下，任何两个可触及的电路零部件之间的电压，或者其任何可触及的电路零件与I类设备的保护接地端子之间的电压，不超过42.4V交流峰值，或60V直流值；3、UL1310认证只适用于120或240Vac标定电压的电网中CLASSII电源设备，UL60950适用于额定输入电压不超过600Vac的信息技术类产品，对于277V电压系统UL认证的LED照明产品的驱动电源，只能引用UL60950标准认证测试。 第三部分： SSL LED照明电器设计趋势概谈重点词汇：模块化、光引擎LED照明产品的国际标准化一直受到瞩目，日前欧洲、美国与日本的传统照明大厂共组了产业联盟，命名为ZhagaConsortium,诉求是让业界能够更容易设计出LED照明产品，推动LED照明产品的国际标准化。Zhaga Consortium联盟成员，包括了荷兰大厂飞利浦照明（Philips LightingB.V.）、德国大厂欧司朗（OSRAMGmbH），以及日本Panasonic、东芝（Toshiba）等照明大厂。美国则有GE等大厂参加，南韩则有三星、LG参加。按照ZhagaConsortium的规划，联盟期望让LED照明灯具中采用的LED光学引擎（LED模组、LED驱动器与镜片等光学零件所组成）实现标准化，未来将形成国际标准，提交给国际电工委员会（IEC）等机构。预期未来LED照明产品的标准化实现后，会有越来越多的LED光机引擎诞生，照明厂商就更容易采购LED照明元件，节省自行开发LED光机引擎的时间，进一步减少LED照明灯具的成本，也让想投入LED照明市场的厂商进入门口降低。该联盟最重要的诉求之一，是以发光流明输出超过1000lm的高输出功率LED照明灯具为重点对象，要先推动店家的LED商业照明与LED室外照明产品，接着是针对办公室、工厂与产业用途推进LED照明的标准化产品。ZhagaConsortium将统一LED照明灯具的机器界面，包括外型和灯座的规范，以及散热路径的热界面，针对供