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TPK Global Inquiry - ZH

W40 0-10V系列开发与优化

W40 0-10V LED线性系列背后的技术创新、调光一致性与工艺升级。

分类:产品开发更新日期:2023年11月11日阅读:9分钟

W40 0-10V系列解决模拟调光LED线性灯的三个经典问题:不同长度的最低亮度一致性、稳定的启动与关闭阈值,以及消除接线错误的生产工艺。本文记录调光算法、迟滞设计及模块化工艺升级。

开发背景与挑战

2019年底,W40 0-10V版本开始开发。最初受电源影响,L3、L6及L12长度无法保证元件参数完全一致,导致同长度或不同长度产品的最低亮度及启动时间不一致。

反复测试与程序调整后,L3和L12最低亮度差异缩小,但启动时间差异仍存在,电源本身也带来库存与质量控制问题:交期长、三种不同规格、来料检验困难。

测试阶段1

W40 0-10V版本初始调光一致性测试。

测试阶段2

不同长度的最低亮度与启动时间验证。

产品设计与关键特点

设计将调光性能与电源解耦,使调光参数及一致性不受电源公差影响,从而可以批量备货。

01

电源与控制一体化

24V恒压电源配0-10V控制驱动,采用金升阳15W模块;L12长度使用双电源方案。调光参数与电源解耦。

02

先进MCU

0-10V控制驱动板采用新唐N76E003单片机。

03

高精度驱动

MBI6655驱动芯片集成于模块化布局中。调光电流一致性由驱动芯片及调光电阻精度决定,误差保持在5%以内。

硬件组件1

控制驱动板与电源模块。

硬件组件2

W40 0-10V版本的一体模块化装配。

调光一致性:理论与方法

MCU的AD引脚读取0-10V调光信号电压。系统持续对15组电压样本滚动平均,通过算术平均消除电压波动影响。

标准驱动电源调光启动电压存在差异,例如明纬为0.6 V,其他为0.35 V。由于0-10V信号内置上拉电阻较弱,实际启动电压随连接电源在0.35 V至0.75 V间波动。为保持各灯具调光一致,程序设置明确阈值: 电压高于0.31 V时,灯具以0.4%初始亮度比例启动。

调光控制曲线图
0-10V调光曲线的启动阈值与初始亮度比例。

调光阈值中的迟滞

为防止灯具在0.31 V临界阈值附近反复开关,程序采用电压迟滞比较。 只有电压降至0.19 V以下,灯具才关闭。 0.12 V缓冲宽度消除小幅信号电压波动引起的频闪与不同步行为。

说明
迟滞电压保持系统稳定。例如,过压保护设为100 V时,不应在100.1 V切断后,又在99.9 V立即重启,否则会产生剧烈波动。设置迟滞,例如仅在电压降至90 V才重启,可避免此问题。本灯具输入须从0.31 V启动阈值降至0.19 V才熄灭,确保可靠行为。
迟滞电路分析
调光启动阈值附近的迟滞比较。

产品性能概览

W40 0-10V系列覆盖两个功率档位,包含MCU与标准驱动版本:

产品型号 功率 调光信号 灯珠 灯珠光通量 温度 PC罩 透镜角度 整灯光效
LLS-COVE2-W40-8W-277V-016 (MCU) 8W 0-10V Osram 3030 120–130 lm 3500K 乳白弧形罩 15° 74 lm/W
LLS-COVE2-W40-30W-277V-016 (MCU) 30W 0-10V Osram 3030 120–130 lm 3500K 乳白弧形罩 15° 83.5 lm/W
LLS-COVE2-W40-8W-277V-016 8W 0-10V Philips 3030 160 lm 4000K 乳白弧形罩 15° 80 lm/W

生产工艺优化

新工艺将电源与控制部分整合为单一模块化组件,简化布线并消除装配错误。

新工艺(优化后)
一体模块化设计:恒压电源与自产低压LED恒流驱动板结合,通过插针焊接和热缩套管连接。焊接全部在电子车间完成;输入输出采用3.96 5P端子,简化装配并消除接线错误。
新工艺1

采用插针焊接及热缩套管的一体模块。

新工艺2

3.96 5P端子连接,简化装配。

相比之下,旧方案恒流电源需要六根线(高压输入、低压输出及调光),使用尼龙接线帽,接线复杂、易接错、整理慢,且存在运行中断线隐患。

旧工艺接线
采用尼龙接线帽的旧六线接线方案。

常见问题

Q1

W40 0-10V灯具为何在0.31 V、0.4%亮度启动?

标准驱动电源启动电压不同(随电源在0.35 V–0.75 V变化)。统一设置0.31 V阈值和0.4%初始亮度,可使不同灯具和长度的启动行为一致,避免调光不均。

Q2

什么是迟滞,为何缓冲宽度为0.12 V?

迟滞防止阈值附近振荡:灯具在高于0.31 V时开启,低于0.19 V才关闭。0.12 V缓冲消除小幅电压波动造成的频闪与不同步。

Q3

如何实现5%以内调光电流一致性?

MBI6655驱动芯片模块化集成,调光电流由驱动芯片和调光电阻精度决定。MCU对15个电压样本求平均,进一步消除信号波动。

0-10V调光产品开发LED线性照明一致性