LED控制装置无负载输出电压试验能力验证的研究

2023-03-24王珊珊陈宇军

日用电器 2023年2期

何闯王珊珊陈宇军李栋

（威凯检测技术有限公司广州 510663）

引言

能力验证根据预先确定的准则，通过实验室间的比对来评估参与者的能力。作为一项重要的外部质量评估活动，合格评定机构有责任和义务寻求并参与能力验证。

LED控制装置主要用于电源和一个或多个LED模块之间，为LED模块提供额定电压或电流， LED 控制装置输出电压在 LED 照明产品设计的时候非常重要，输出电压过高可能会导致灯具 LED 灯珠损坏，造成财产损失；甚至还会造成 LED 灯具爬电距离不足，在用户更换 LED光源时甚至会引起用户触电，危及人的生命安全。因此有必要对 LED 控制装置产品进行输出电压试验以验证输出电压是否在其标称范围内。本文围绕LED控制装置无负载输出电压试验能力验证计划，就相关技术问题进行探讨，希望对提升实验室整体水平有所帮助。

1 能力验证方案策划

1.1 样品制作

1.1.1 额定值和技术参数

输入参数：220 V/50 Hz，Max.0.5 A，λ:0.95；

输出参数：0.7 A（恒流），Max.30 W LED模块；

内装式，tc70 ℃。

1.1.2 工作原理

通过把接入的220 V电网电源降压变成交流的低压电，再经过二极管转变成不稳定的直流低压电，然后通过电容、电感经过多次滤波变成稳定的低压直流电（恒压或恒流输出），最后输出给LED模块供电。

1.1.3 设计要求

1）样品方便测试，方便运输流转；

2）样品结构稳定，不易被损坏；

3）试验盒内部各元件的稳定性好，能保证反复测试及频繁运输后的测量稳定性。

1.1.4 加工过程控制要求

1）具备结构稳定性，各元器件固定牢靠；

2）测试盒密封良好，不会被轻易拆开。

1.1.5 包装、存储和运输分发要求

1）能力验证样品采用PVP塑料和纸箱包装；

2）存储要求：阴凉、干燥、室温下储存。

3）运输分发要求：快递运输。

1.1.6 样品外观图

样品外观图见图1。

图1 样品外观图

1.2 检测要求

1.2.1 依据标准

本次试验可依据GB 19510.1-2009《灯的控制装置第1部分：一般要求和安全要求》、GB 19510.14-2009《灯的控制装置第14部分：LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求》及其它适用的标准。

1.2.2 试验步骤

1）试验场所的环境条件：保持恒定温度（23±2）℃，相对湿度（50～70）%；

2）样品输入端连接额定电源（220 V/50 Hz），输出端连接额定负载，样品达到tc温度后，工作至稳定状态；

3）工作至稳定状态后立即测量样品在额定电压（220 V/50 Hz）下，无负载时输出端正极对负极之间的电压有效值（单位：V，保留小数点后2位）。

1.3 发样前均匀性和稳定性检验

1.3.1 必要性

在实施能力验证计划时，能力验证提供者应确保能力验证过程中参加者出现的有问题或不满意结果不是由于样品本身或样品间的差异性导致的。所以，为了验证能力验证样品是否符合发样要求，必须进行均匀性检验和稳定性检验。

1.3.2 发样前均匀性检验

1）抽样方式

能力验证样品在被包装成最终形式之后，发给参加者之前，对能力验证样品进行全检，每个样品按重复性测试条件测试2次。

2）评价方法

采用单因子方差分析法对能力验证样品无负载输出电压（正极与负极之间）均匀性进行检验。

3）均匀性评定数据

均匀性评定数据如表1所示。

表1 均匀性评定数据（单位：V）（样品发出前）

4）均匀性评定分析结果

能力验证样品发样前，采用单因子方差分析法对能力验证样品无负载输出电压（正极与负极之间）进行均匀性评定。结果如表2所示。

表2 均匀性评定分析结果表（单位：V）（样品发出前）

计算的F统计量值小于临界值F0.05(8,9)，表明样品内与样品间无显著性差异，因此，能力验证样品无负载输出电压（正极与负极之间）是均匀的。

1.3.3 发样前稳定性检验

1）抽样方式

通过简单随机抽样的方式抽取3个样品每个测试2次。

2）评价方法

采用t检验法分析样品的稳定性。

3）环境试验条件和设备

对抽取的3个样品进行环境试验，以模拟样品的运输过程。样品的环境试验条件和设备见下：

试验条件：

①依据GB/T 4857.23-2012《包装运输包装件基本试验第23部分: 随机振动试验方法》进行随机振动试验，试验条件见表3。

表3 振动试验条件

②依据GB/T 2423.22-2012《环境试验第2部分：试验方法试验N：温度变化》，考虑我国典型气候环境条件及实际物品运输情况，选择试验Nb：规定变化速率的温度变化，选用的试验严酷等级见表4。

表4 试验的严酷等级

③循环试验完成后，依据GB/T 2423.3-2016《环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验》进行试验，参考电子电气产品相关标准要求，选用的试验严酷等级见表5。

表5 试验的严酷等级

④取出能力验证样品，在温度（15～35）℃，相对湿度（45～75）%的大气环境下放置24 h。

设备：高低温环境试验箱、电动振动试验系统、传感器等。

4）稳定性评定数据

稳定性评定数据如表6所示。

表6 稳定性测试数据（单位：V）（样品发出前）

5）稳定性评定分析结果

稳定性评定分析结果如表7所示。

表7 稳定性评定分析结果（单位：V）（样品发出前）

这里 α=0.05，0.08 ＜ tα（10）=2.23；

从表7知：能力验证样品无负载输出电压（正极与负极之间）是稳定的。

2 不满意原因分析及技术建议

2.1 不满意原因分析

2.1.1 试验操作

试验要求样品外壳温度需达到tc值，部分不满意实验室将样品放置室温下工作，外壳温度达不到tc值，此时测得的无负载输出电压会产生较大的偏离；另外，样品工作时间的长短对测试结果也有一定的影响，在外壳温度达到tc值后，还需要继续工作一段时间判断样品是否达到热稳定状态，如果在未达到热稳定状态时测试无负载输出电压，也会造成测试结果的偏离。

2.1.2 试验仪器设备的校准证书

大多数参加实验室对测量设备进行了校准，但仍然有一些评价结果有问题或不满意的参加实验室没有提供校准证书。无论测试结果用何种方式读取，都应注意检查校准证书，必要时引入修正值。

2.2 技术建议

2.2.1 样品外壳温度需达到tc值

测试过程中须严格按照指导书试验步骤进行：样品输入端连接额定电源（220 V/50 Hz），输出端连接额定负载，样品外壳温度需达到tc值。常温下工作并不是标准中规定的正常工作状态，此时预热到稳定测得的电压会比达到tc温度测得的电压偏低。

2.2.2 工作时间的确定

测试的时间长短（即样品是否达到稳定）成为影响结果的一个重要因素，如果进行的测试时间太短，实验室的测试结果很可能会不满意，实验室应在测试期间注意是否达到稳定，确保样品具有足够长的工作时间以达到稳定，并且通常需要对样品进行实时监测。样品外壳温度达到tc值后，还需要在规定的条件下持续工作至热稳定才认为样品已达到稳定状态，一般情况下样品选取的单个或多个温度监测点对应的温度变化率小于1 ℃/h可认为已达到热稳定。

2.2.3 选择合适的测试设备

实验室也应关注测量输出电压所使用的仪器设备是否选择合适，如仪器设备的量程档位、阻抗、信号监测方式。例如使用示波器时应评估测量电压幅值大小选择合适的示波器探头和示波器档位，输出电压不超过100 V则不适合选用1 000 X的高倍数示波器探头，否则会引起较大的测量误差；一些电子和电气产品具有高内阻电路。使用普通万用表测量输出电压，由于万用表的内阻低，测量结果将不准确，被测电路的正常工作也可能受到影响。因此使用电压测量设备时还应注意设备的内阻，尽量选择大内阻设备，如用示波器探头则应优先选择阻抗100 MΩ的探头；如遇到输出电压信号在一定范围内做周期性波动变化的情况，实验室还应考虑关注在周期内监测波形选择合适的数值或通过导出周期变化数据开展分析，报出合适的测量结果。