灯具的测试方法 – 启动时间


2017年10月,美国能源之星发布了新版灯和灯具的启动时间测试方法-《ENERGY STAR Program Requirements-Start Time Test Method》。该文件对灯和灯具启动时间的测量环境条件、测量设备、测量方法以及测试报告的内容都做了相应规定,厘清了以往规范中的模糊之处。按照该规范的要求,工程技术人员能快速和正确的执行操作,在标准条件下获得准确的测量结果。

除此之外,欧盟ErP以及中国的相关标准也制定了启动时间的测试要求,其内容与能源之星大同小异。以下仅以能源之星的规范为例,介绍使用LED光源的灯泡、光引擎和灯具(以下统称LED灯)的启动时间测量方法。

1. 适用范围

以下测试方法适用于所有使用LED光源的灯泡、光引擎和灯具(以下统称为LED灯)。

2. 定义

按照能源之星的定义,LED灯的启动时间指电力加载至灯到光源连续点亮的时间,连续点亮指光输出是常数或呈上升趋势的点。

3. 环境条件

测试应在环境温度为25°C±1°C的条件下进行,并尽量减少空气流动。测试环境应清洁,无大量灰尘和湿气。

4. 测量系统

能源之星推荐了基于“积分球测量法”和“非积分球测量法”的两种测量系统,前者需要将样品安装在积分球内进行测试,操作繁琐且对积分球设备带来不必要的磨损,所以实际的工程测试中更多采用的是非积分球测量法。

非积分球测量法即暗室测量法,这里的暗室并不局限于严格意义上的一个房间,也可以是一个屏蔽外部光线的空间或盒子。暗室测量法对场地和设备的要求不高,只要确保没有外来光线对测试造成干扰即可,操作过程也非常简单,测量结果完全能满足标准要求。

参考能源之星规范的建议,一个实用的暗室测量系统如下图所示。示波器分别采集AC电压和光信号出现的时间,通过计算两者的时间差,即可得到启动时间的测量值。

AC电源选用可编程交流变频稳压电源,其输出电压范围应能覆盖样品的额定电压值,功率容量至少大于被测样品的10倍。也就是说,如果被测样品的功率为100W,那么AC电源的输出功率应不低于1KW。

示波器用来同时采集灯具的AC电压和光输出信号,至少要有两个输入通道,并具有数据存储功能,通常实验室使用的示波器都能满足要求。

承担光电转换功能的是一个硅光电探测器,并校正至接近CIE(国际照明委员会)的Vλ光谱光效曲线。应避免使用光敏电阻等器件作为探测器,因为这类器件不符合Vλ校正要求,并且光电转换的上升时间太长,可能会带来几十毫秒的延迟误差。

5. 测试方法

5.1 样品准备

被测样品灯应当和出货产品具有相同的机械和电气设计,能完全代表最终的出货产品。在测试之前应仔细检查,确保样品外观应清洁无破损,若有任何缺陷或不一致之处,都应记录在测试报告中。

样品灯应在室温环境下静置一段时间后才能进行测试,能源之星要求至少静置16小时,且最后至少2个小时的温度范围应是25℃±1℃,然后立即测试。在实际的测试作业中,样品灯在室温环境下静置2小时后的测试数据即能符合要求。与荧光灯不同,LED灯在测试前不需要进行老练。

传统LED灯的启动时间基本上由驱动器的电路启动时间决定,对于带有运动传感器、光控器、本地遥控等功能的LED灯,可采用技术手段禁用或旁路这些功能,避免上电后驱动器不工作或拖慢电流输出时间。需要特别注意的是,对于带有网络控制(例如:Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth……)功能的智能灯具,由于固件的不断优化已使多数控制组件的启动延时降至很低,没有必要再进行任何旁路处理。

5.2 样品安装

样品的安装方向应与消费者的实际使用情形相同,也可按制造商指定的不同要求安装,均应在测试报告中注明。

光电探测器应正对LED灯的外部发光面,尽量避免光线经过反射后再进入探测器,这和测试光通量的要求有所不同。

5.3 测试步骤

  • 示波器的CH1通道接AC电压信号,设置耦合方式为交流输入,时基建议设为50/div。
  • CH2通道接光电探测器的输出电压信号,设置耦合方式为直流输入,时基建议设为2V/div。
  • 设置示波器的扫描速度,建议设为100-200 mS/div。
  • 设置示波器为上升沿单次触发模式,触发电平建议设置为10V。
  • 设置AC电源的输出为样品的额定电压和频率,如果样品是宽电压供电的,应在不同的额定电压下分别测试一次。通常,输入电压越高,LED灯的启动也越快。
  • 接通电源,施加AC电压到LED灯,示波器自动抓取输入电压和光输出的波形。
  • 设置示波器的光标类型为“时间”,调节光标CH1至交流电压出现的位置,调节光标CH2至光源连续点亮的起始点位置,CH1与CH2的时间差Δt即为启动时间。

多数LED灯的启动时间都在0.3~1s之间,但由于对光电信号的幅值或扫描速度设置不当,可能出现波形抓取失败的情况。如有必要,在正式测试之前,可以使用一个和被测样品相同规格的副样品先进行一次测试,以确定正确的示波器设置。

6.测试报告

启动时间测试报告应当包括下列信息:

  • LED灯和驱动器的制造商名称和规格
  • 测试设备的规格型号
  • 测试日期
  • 环境温度
  • 样品安装方向
  • 测试电压(V)及频率(Hz)
  • 基于输入电压和光输出信号的启动时间波形
  • 启动时间(ms)
  • 注明测试中是否禁用或旁路了何种控制功能,并详细说明采用的技术手段

合格的启动时间截图如下:

与2015年的标准相比,新版

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