LED控制裝置無負載輸出電壓試驗能力驗證的研究

何 闖 王珊珊 陳宇軍 李 棟

（威凱檢測技術有限公司 廣州 510663）

引言

能力驗證根據預先確定的準則，通過實驗室間的比對來評估參與者的能力。作為一項重要的外部質量評估活動，合格評定機構有責任和義務尋求并參與能力驗證。

LED控制裝置主要用于電源和一個或多個LED模塊之間，為LED模塊提供額定電壓或電流， LED 控制裝置輸出電壓在 LED 照明產品設計的時候非常重要，輸出電壓過高可能會導致燈具 LED 燈珠損壞，造成財產損失；甚至還會造成 LED 燈具爬電距離不足，在用戶更換 LED光源時甚至會引起用戶觸電，危及人的生命安全。因此有必要對 LED 控制裝置產品進行輸出電壓試驗以驗證輸出電壓是否在其標稱范圍內。本文圍繞LED控制裝置無負載輸出電壓試驗能力驗證計劃，就相關技術問題進行探討，希望對提升實驗室整體水平有所幫助。

1 能力驗證方案策劃

1.1 樣品制作

1.1.1 額定值和技術參數

輸入參數：220 V/50 Hz，Max.0.5 A，λ:0.95；

輸出參數：0.7 A（恒流），Max.30 W LED模塊；

內裝式，tc70 ℃。

1.1.2 工作原理

通過把接入的220 V電網電源降壓變成交流的低壓電，再經過二極管轉變成不穩定的直流低壓電，然后通過電容、電感經過多次濾波變成穩定的低壓直流電（恒壓或恒流輸出），最后輸出給LED模塊供電。

1.1.3 設計要求

1）樣品方便測試，方便運輸流轉；

2）樣品結構穩定，不易被損壞；

3）試驗盒內部各元件的穩定性好，能保證反復測試及頻繁運輸后的測量穩定性。

1.1.4 加工過程控制要求

1）具備結構穩定性，各元器件固定牢靠；

2）測試盒密封良好，不會被輕易拆開。

1.1.5 包裝、存儲和運輸分發要求

1）能力驗證樣品采用PVP塑料和紙箱包裝；

2）存儲要求：陰涼、干燥、室溫下儲存。

3）運輸分發要求：快遞運輸。

1.1.6 樣品外觀圖

樣品外觀圖見圖1。

圖1 樣品外觀圖

1.2 檢測要求

1.2.1 依據標準

本次試驗可依據GB 19510.1-2009《燈的控制裝置第1部分：一般要求和安全要求》、GB 19510.14-2009《燈的控制裝置第14部分：LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》及其它適用的標準。

1.2.2 試驗步驟

1）試驗場所的環境條件：保持恒定溫度（23±2）℃，相對濕度（50～70）%；

2）樣品輸入端連接額定電源（220 V/50 Hz），輸出端連接額定負載，樣品達到tc溫度后，工作至穩定狀態；

3）工作至穩定狀態后立即測量樣品在額定電壓（220 V/50 Hz）下，無負載時輸出端正極對負極之間的電壓有效值（單位：V，保留小數點后2位）。

1.3 發樣前均勻性和穩定性檢驗

1.3.1 必要性

在實施能力驗證計劃時，能力驗證提供者應確保能力驗證過程中參加者出現的有問題或不滿意結果不是由于樣品本身或樣品間的差異性導致的。所以，為了驗證能力驗證樣品是否符合發樣要求，必須進行均勻性檢驗和穩定性檢驗。

1.3.2 發樣前均勻性檢驗

1）抽樣方式

能力驗證樣品在被包裝成最終形式之后，發給參加者之前，對能力驗證樣品進行全檢，每個樣品按重復性測試條件測試2次。

2）評價方法

采用單因子方差分析法對能力驗證樣品無負載輸出電壓（正極與負極之間）均勻性進行檢驗。

3）均勻性評定數據

均勻性評定數據如表1所示。

表1 均勻性評定數據（單位：V）（樣品發出前）

4）均勻性評定分析結果

能力驗證樣品發樣前，采用單因子方差分析法對能力驗證樣品無負載輸出電壓（正極與負極之間）進行均勻性評定。結果如表2所示。

表2 均勻性評定分析結果表（單位：V）（樣品發出前）

計算的F統計量值小于臨界值F0.05(8,9)，表明樣品內與樣品間無顯著性差異，因此，能力驗證樣品無負載輸出電壓（正極與負極之間）是均勻的。

1.3.3 發樣前穩定性檢驗

1）抽樣方式

通過簡單隨機抽樣的方式抽取3個樣品每個測試2次。

2）評價方法

采用t檢驗法分析樣品的穩定性。

3）環境試驗條件和設備

對抽取的3個樣品進行環境試驗，以模擬樣品的運輸過程。樣品的環境試驗條件和設備見下：

試驗條件：

①依據GB/T 4857.23-2012《包裝 運輸包裝件基本試驗 第23部分: 隨機振動試驗方法》進行隨機振動試驗，試驗條件見表3。

表3 振動試驗條件

②依據GB/T 2423.22-2012《環境試驗第2部分：試驗方法試驗N：溫度變化》，考慮我國典型氣候環境條件及實際物品運輸情況，選擇試驗Nb：規定變化速率的溫度變化，選用的試驗嚴酷等級見表4。

表4 試驗的嚴酷等級

③循環試驗完成后，依據GB/T 2423.3-2016《環境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗》進行試驗，參考電子電氣產品相關標準要求，選用的試驗嚴酷等級見表5。

表5 試驗的嚴酷等級

④取出能力驗證樣品，在溫度（15～35）℃，相對濕度（45～75）%的大氣環境下放置24 h。

設備：高低溫環境試驗箱、電動振動試驗系統、傳感器等。

4）穩定性評定數據

穩定性評定數據如表6所示。

表6 穩定性測試數據（單位：V）（樣品發出前）

5）穩定性評定分析結果

穩定性評定分析結果如表7所示。

表7 穩定性評定分析結果（單位：V）（樣品發出前）

這里 α=0.05，0.08 ＜ tα（10）=2.23；

從表7知：能力驗證樣品無負載輸出電壓（正極與負極之間）是穩定的。

2 不滿意原因分析及技術建議

2.1 不滿意原因分析

2.1.1 試驗操作

試驗要求樣品外殼溫度需達到tc值，部分不滿意實驗室將樣品放置室溫下工作，外殼溫度達不到tc值，此時測得的無負載輸出電壓會產生較大的偏離；另外，樣品工作時間的長短對測試結果也有一定的影響，在外殼溫度達到tc值后，還需要繼續工作一段時間判斷樣品是否達到熱穩定狀態，如果在未達到熱穩定狀態時測試無負載輸出電壓，也會造成測試結果的偏離。

2.1.2 試驗儀器設備的校準證書

大多數參加實驗室對測量設備進行了校準，但仍然有一些評價結果有問題或不滿意的參加實驗室沒有提供校準證書。無論測試結果用何種方式讀取，都應注意檢查校準證書，必要時引入修正值。

2.2 技術建議

2.2.1 樣品外殼溫度需達到tc值

測試過程中須嚴格按照指導書試驗步驟進行：樣品輸入端連接額定電源（220 V/50 Hz），輸出端連接額定負載，樣品外殼溫度需達到tc值。常溫下工作并不是標準中規定的正常工作狀態，此時預熱到穩定測得的電壓會比達到tc溫度測得的電壓偏低。

2.2.2 工作時間的確定

測試的時間長短（即樣品是否達到穩定）成為影響結果的一個重要因素，如果進行的測試時間太短，實驗室的測試結果很可能會不滿意，實驗室應在測試期間注意是否達到穩定，確保樣品具有足夠長的工作時間以達到穩定，并且通常需要對樣品進行實時監測。樣品外殼溫度達到tc值后，還需要在規定的條件下持續工作至熱穩定才認為樣品已達到穩定狀態，一般情況下樣品選取的單個或多個溫度監測點對應的溫度變化率小于1 ℃/h可認為已達到熱穩定。

2.2.3 選擇合適的測試設備

實驗室也應關注測量輸出電壓所使用的儀器設備是否選擇合適，如儀器設備的量程檔位、阻抗、信號監測方式。例如使用示波器時應評估測量電壓幅值大小選擇合適的示波器探頭和示波器檔位，輸出電壓不超過100 V則不適合選用1 000 X的高倍數示波器探頭，否則會引起較大的測量誤差；一些電子和電氣產品具有高內阻電路。使用普通萬用表測量輸出電壓，由于萬用表的內阻低，測量結果將不準確，被測電路的正常工作也可能受到影響。因此使用電壓測量設備時還應注意設備的內阻，盡量選擇大內阻設備，如用示波器探頭則應優先選擇阻抗100 MΩ的探頭；如遇到輸出電壓信號在一定范圍內做周期性波動變化的情況，實驗室還應考慮關注在周期內監測波形選擇合適的數值或通過導出周期變化數據開展分析，報出合適的測量結果。

3 結論

本文結合LED控制裝置無負載輸出電壓試驗能力驗證計劃，針對實驗室在試驗過程可能會出現的問題提出技術建議，分析實驗室數據產生差異的原因，也為參加實驗室提供了共同學習進步，提高檢測能力的平臺，達到了本次能力驗證的預期效果。