广告

北美双端进电Type B灯管的设计难点和测试评估(上篇)

2019-07-29 吴昕 阅读:
双端进电Type B灯管是近两年照明替换市场上发展比较快的一种LED灯管,最近很多灯管厂都在开发这类产品,同时遇到了各式各样的问题。这些问题可能发生在产品开发阶段、生产测试阶段、甚至是产品大规模应用阶段。本文总结整理了这类产品的常见问题,分上、中、下三篇,以飨读者。

大家都知道,相比传统的荧光灯管,LED灯管具备几个明显的优点:高光效、长寿命、易调光、无污染,因此LED灯管替换荧光灯管逐渐成为市场上的主流。双端进电Type B灯管是近两年照明替换市场上发展比较快的一种LED灯管,这种新产品内置驱动电源和漏电检测模块,可以直接适配工频交流电网工作,无需前置荧光灯镇流器或LED驱动电源,在灯管安装时只需要短路或旁路镇流器即可以直接工作,而且此类灯管允许双端任意进电,使用起来非常方便,深受市场欢迎。LP4ednc

最近很多灯管厂都在开发这类的产品,同时也遇到了各式各样的问题。有的问题发生在产品开发阶段,有的问题发生在生产测试阶段,有的问题甚至发生在产品大规模应用阶段。如果问题发生在客户应用端,对工厂的声誉和整个供应链的负面影响都是非常大的。因此产品开发人员应该尽早发现并规避掉这些问题,尽量降低企业的市场风险。为了方便大家了解这些问题,我们撰文把这类产品常见的问题总结整理一下,分上、中、下三篇而议之,以飨读者。LP4ednc

TypeB-F1-20190729.jpgLP4ednc

荧光灯与LED灯管的发光原理是完全不一样的。荧光灯管是气体放电灯,是靠击穿气体形成电流而发光的,而LED灯管是固态照明,由电子元件本身发光。由此,LED灯管天然就带有几处硬伤,应用的时候需要特别注意。第一,在换灯的时候,如果灯管有一端先插入荧光灯座,荧光灯是气体放电灯,气体没有击穿,另一端是不会带电的。但LED灯管由于是半导体电子原件发光,本身就是导体,如果没有做好隔离,另一端是有非常大的带电可能性。第二,做为一种气体放电光源,荧光灯天然地具备很强的抗浪涌能力。相比而言,LED灯管的主体是半导体发光器件,对外部环境较敏感,其抗浪涌能力很差。同时,传统荧光灯在应用时,前置有抗浪涌能力很强的镇流器,而Type B灯管在应用时灯管被直接连接到电网上,前置的镇流器已经被旁路掉,因此更加少了一层抗浪涌的防护。LP4ednc

很多朋友在开发双端进电Type B灯管时,往往只注意到了第一个问题,Pin-Safety防触电设计。认为只要添加一个合适的漏电流检测模块,使灯管能够满足UL1993 Risk of Electric Shock – Relamping Test的要求,就可以将单端Type B灯管成功晋级为双端灯管,这其实是远远不够的。LED灯管跟荧光灯一样,主要应用于一些条件比较恶劣的工业场所,包括车间、仓库、过道、停车场,甚至包括室外广告灯箱等等,其工作环境远比球泡灯恶劣。与Type A和Type C灯管不同,Type B灯管应用时其前置镇流器已经被旁路,因此灯管的抗浪涌防护等级须对标电子镇流器的抗浪涌防护标准,至少在1.2kV组合波或2.5kV振铃波以上。如果产品做不到这个浪涌防护等级,一旦大规模推向市场应用1~2两年以后,产品的防触电功能大概率都会失效。而且随着时间的推移,失效比例越来越高,最后给照明维护人员带来触电风险。因此,双端进电灯管做可靠性验证时必须先完成浪涌测试,再做漏电测试,以检查灯管经过雷击浪涌测试后其漏电保护功能是否依然完好无损。不要简单地依据灯管是否能点亮来判断灯管的抗浪涌水平,那样往往会得出错误的结论。LP4ednc

TypeB-F2-20190729.jpgLP4ednc

除了上述的Pin-Safety问题,双端进电Type B灯管另一个常见的安全隐患是 Mis-Application问题,即LED灯管被错误地插入到常规的荧光灯具中,与电子镇流器连接工作时。如果灯管自身的漏电流检测电路设计不好,经过一段时间以后灯管很可能会发生冒烟、燃烧的安全事故,严重时灯管甚至会被烧熔并引发火灾,非常危险。这类问题的真正危险在于,当灯管被错接到电子镇流器上并不会立即发生失效,很多时候灯管甚至还会被“正常”点亮,因此安装人员往往无法在现场发现并终止问题。燃烧事故经常是在工人离开后数小时或数天后发生的,届时如果没有现场人员发现火情并及时制止灾情,很可能会引发火灾甚至人员伤亡事故。因此Mis-Application测试是双端灯管开发过程中一个非常重要的安全测试项目,其重要性甚至高于UL1993漏电安全测试项。必须全面评估双端Type B灯管在误接不同类型电子镇流器,包括IS、PS、RS和High BF、Normal BF等等,持续监控和记录灯管的温度并排除风险。此事必须慎之又慎,切不可忽略而妄为之。要知道灯管是一种应用面很广且使用数量特别巨大的照明产品,任何自诩的小概率事件(例如百万分之一的概率),随着产品的大批量出货和推广应用(例如1000万支出货),都会演变成必然发生的事件(至少10次事故),只是时间早晚的问题而已。LP4ednc

TypeB-F3-20190729.jpgLP4ednc

双端进电Type B灯管应用中另一个常见的失效就是所谓的“群灯误触发”问题,具体表现为当一个照明回路上安装了一定数量的双端进电灯管后,经常会发生部分灯管无法点亮的现象。这些无法点亮的灯管往往是随机的,一会儿是A、B灯管不亮,另一会儿可能是C、D灯管点不亮。而且取下来的灯管换个地方就可以正常点亮,换个新灯管上去却可能依然无法点亮,常常搞得现场安装人员一头雾水,总是怀疑灯管存在批次性质量问题。其实这是由于双端进电灯管的漏电流检测模式导致的,发生失效的根本原因来自于其基本的工作原理,并非产品的批次性问题。LP4ednc

TypeB-F4-20190729.jpgLP4ednc

目前市场上的双端进电灯管之漏电流检测芯片大多都是采用简单的“电流法”来判断灯管的安装状态,确定漏电流开关的通断。“脉冲电流法”无论是串联取样还是并联取样的方式,其基本工作原理都是通过产生检测脉冲,在脉冲导通期间判断灯管电流Ipk是否超过设定值Iref。如果Ipk > Iref,判定为灯管安装正常,漏电流开关锁合,灯管正常点亮;如果Ipk < Iref,判定有人体接入,漏电流开关断开,等待下一次检测脉冲继续判断。实际应用中,照明回路的电缆线长度可能长达几百数千米,其等效电感电流在极窄的检测脉冲期间不可能发生突变,可以等效为恒流源。回路上的几百数千支灯管在同一脉冲瞬间闭合漏电开关,一定会引发“进程并发”竞争机制,导致部分灯管的电流达不到设定值,Ipk < Iref,最终导致这些灯管无法正常点亮。“群灯误触发”问题发生的根本原因与漏电流检测芯片的工作模式有关,但其发生的概率却与实际应用中照明回路电缆线的长度、光源的数量以及回路上其他负载的运行状态有关。因此这个潜在的问题在产品开发阶段很难复现和评估,容易被产品开发人员忽视,但在实际应用中却会给客户带来很大的困扰,需要引起公司的足够重视。LP4ednc

双端进电Type B灯管做为一类新产品,它的出现确实很大程度地降低了工程改造的人工成本,加速了LED灯管替换的速度。但另一方面,这个新物种确实也存在各种各样的新问题,因此需要大家一起努力、共同解决。更多的应用问题,我们将尽快在后续的篇章继续讨论,与各位同仁共勉,共创美好世界。LP4ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • DC/DC转换器功率降额规范中的挑战和替代方法 当今电子系统正在将更多的功能集成到更小尺寸中,但功能增多使功耗也会增加。因此,为了应对这一趋势,提供系统电压轨的DC/DC转换器必须以更小的封装实现更高的功率,即具有更高的“功率密度”。虽然目前的转换器设计可以具有非常高效率,但仍必须消散巨大热量以将关键组件保持在其最高额定温度以下。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:智能终端高清显示驱 新相开发的智能终端高清显示驱动芯片NV305X,采用零电容集成技术、色彩增强技术、图像压缩技术、集成MIPI、SPI、LVDS三种接口,可以同时支持LCD和IGZO两种面板类型,国内自主研发的高速、低成本,市场竞争力强的高清显示驱动芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:IVCR1401 35V 4A Si IVCR1401是一款4A单通道高速智能栅极驱动器,能够高效,安全地驱动SiC MOSFET和IGBT, 对比传统的栅极驱动,8引脚设计更简洁,使用更方便,能大大节约开发时间成本。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:显示触控一体化驱动 集创北方研发的显示触控一体化驱动芯片(TDDI)突破了CDMA抗干扰技术、驱动控制与触控侦测分时复用全驱动技术、减光罩、低功耗等前沿技术,形成了TDDI特有的显示横纹 (Hline)解决方案
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:艾为触觉反馈驱动AW AW86224是一款具有F0检测与追踪,内置SRAM波形空间,低功耗、小尺寸的常压线性马达驱动IC
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:新能源汽车用功率器 比亚迪半导体BF1181是一款电隔离单通道栅级驱动芯片,可兼容并驱动1200V IGBT&SiC功率器件。其互补的输入信号满足5V的信号输入,可直接与微控制器相连。其输出驱动峰值电流高达±8A,满足4500Vus 60s脉冲绝缘要求,适应-40℃~125℃环境运行温度范围。BF1181同时具有优异的动态性能和工作稳定性,并集成了多种功能,如故障报警、源密勒钳位、去饱和保护、主次级欠压保护等,同时集成模拟电平检测功能,可用于实现温度或电压的检测,并提高芯片的通用性,进一步简化系统设计并确保系统更安全,可应用于EV/HEV电源模块、工业电机控制驱动、工业电源、太阳能逆变器等领域。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:高可靠性隔离式双通 纳芯微NSi6602-Q1是国内首款车规级高压隔离半桥驱动芯片,该芯片集高隔离耐压、高可靠性、高集成度、低延时、灵活封装配置等特性于一体,可应用在车载电源OBC/DCDC、车载电驱、充电桩、光伏储能、数字电源等泛能源重点发展领域。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:英诺赛科氮化镓器件 1. 高频、高功率密度;2. 高边同步整流自供电,不需要辅助绕组,设计简洁;3. 无反向恢复电荷,效率更高;4. 更利于合封集成
  • 从技术角度分析,GaN和SiC功率器件上量还欠什么? 氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)这两种新器件正在推动电力电子行业发生重大变化,它们在汽车、数据中心、可再生能源、航空航天和电机驱动等多个行业取得了长足的进步。在由AspenCore集团举办的PowerUP Expo大会上,演讲嘉宾们深入探讨了包括GaN和SiC在内的宽禁带(WBG)器件的技术优势以及发展趋势。
  • 拆一台苹果万元iMac电脑标配适配器,做工如何? Apple苹果的24英寸iMac已经上市有一段时间了,搭载苹果M1处理器的它性能相较上一代提升了85%,同时机身体积还小了50%。苹果24英寸iMac原装143W适配器A2290,其自带一条特殊的输出线缆,支持15.9V9A输出,下面就随小编一起来看看电源的具体用料做工。
  • 罗克韦尔自动化发布全新HiLINE 800智能低压动力中心 出厂即用,节能高效,助力企业加速实现智能制造
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:固定增益仪表放大器 仪表放大器是模拟信号链领域里仅次于模数转换/数模转换(ADC/DAC)的高端产品,技术门槛高、研发难度大,市场应用上长期以来都只能从欧美供应商中选择,国内仪表放大器尚处于起步阶段,可选用的产品型号还相等匮乏。RS633的推出将打破欧美厂商在高性能仪表放大器芯片细分领域的市场垄断,实现仪表放大器产品的国产化,保障自给自足,推动国内高端模拟芯片的研发水平快速发展、提升。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了