本文不再覆述基本功能, 初次使用PCT 的使用者請先參考CREE 網頁版 PCT 初階用法 LED_規格比較, 連結在https://www.wpgdadatong.com/blog/detail?BID=B3801
一. 網頁版 PCT 開啟方法
CREE LED網址 https://cree-led.com/
工具開啟步驟
- 游標移到 Tools & Support 上
- 點選 Tools
- 點擊 Cree Product Characterization Tool (PCT) 執行
或是直接開啟以下網址再點擊 Cree Product Characterization Tool (PCT) 執行
https://cree-led.com/support/tools/
5. 點擊 Start 開啟程式
二. 燈具規格計算
1. Compare 比較項目的設定 :
要用PCT做燈具規格計算, 首先Compare 的4個比較項目建議依序選擇 SYS # LED, SYS lm tot, SYS lm/W, SYS W.
SYS # LED : 計算需要使用多少顆LED.
SYS lm tot : 整燈的發光亮度, 以lm 為單位, 數值會受到optical Efficiency 的參數的影響.
SYS lm/W : 整燈的發光效率, 數值會受到Optical Efficiency 以及Electrical Efficiency 的影響.
SYS W : 整燈的消耗功率, 數值會受到Electrical Efficiency 的影響.
SYS lm per : 用來計算每顆 LED 貢獻的亮度, 判斷LED 的使用是否符合期待.
2. 燈具規格的制定
燈具規格會有以下參數.
- 發光亮度(2. Target Lumens), 例如 5000流明.
- 發光效率(SYS lm/W), 例如 140 lm/W
- 消耗功率(SYS W), 例如 40W
- 使用LED 數量(SYS＃LED), 例如46顆.
- 燈具色溫, CRI , 會影響 Flux bin 等級, 例如 5000K CCT, 70CRI, 或是直接選擇 FLUX BIN, FLUX BIN 需要從規格書當中有ORDER CODE的亮度來選擇.
- LED driver 的電源效率(4. Electrical Efficiency), 例如 90%.
- LED 透鏡等二次光學元件的光學效率(3. Optical Efficiency), 例如 90%, 如果光的路徑上不只一個光學元件, 則需要把各個元件的效率相乘. 例如透鏡效率 90%, 燈具外罩效率90%, 則效率會降到 81%.
- 燈具的各項規格是以冷態點燈瞬間來定義, 還是熱平衡後的狀態來定義, 須設定Tj 或是Tc, 例如冷態是以室溫25度為標準時, Tc 或是 Tj 要設為25度.
3. 定義需要評估的項目.
假設我們確定要製作的燈具規格, 亮度要達到5000lm, 且效率達到140lm/W以上, 色溫是冷白5700K, CRI80, 溫度條件是燈具熱平衡後 LED Tj 約90度, 但是不確定要使用哪個型號LED, 以及不確定要使用多少顆 LED, 這時候就可以用PCT 來幫我們計算各項評估需要的數據, 讓我們來挑選.
4. 填入正確參數數值.
從計算結果分析出我們需要的數值, 我們選定以2835 同系列產品來做比較, 依序挑選以下三個規格
MODEL :
JB2835B 3V HE G class
JB2835B 3V HE j class
JB2835B 3V Standard
FLUX : 亮度 Flux bin 以冷白光, 演色性80CRI 的亮度為依據, 選擇 ≥4000K CCT, 80CRI, 亮度 typ, 一般來說色溫越低以及CRI 越高的光色規格, 亮度越低.
從上圖的結果挑選符合我們需求的5000lm, 140LPW 數據整理如下
| Model | SYS # LED | SYS lm tot | SYS lm/W |
| JB2835B 3V HE G class | 52 | 5075lm | 140lm/W |
| JB2835B 3V HE J class | 60 | 5014lm | 140lm/W |
| JB2835B 3V Standard | >110 | xx | xx |
JB2835B 3V HE G class 達到 5075lm, 140lm/W 需要52顆LED.
JB2835B 3V HE J class 達到 5014lm, 140lm/W 需要60顆LED.
JB2835B 3V Standard 比HE型號2835 規格低很多, 要達到效率 140lm/W, LED 數量會超過110顆, LED使用數量會比 HE G class 跟 J class 多太多, 所以這顆3V Standard就不考慮, 可縮小評估目標.
剩下兩個型號分別為 JB2835B 3V HE G class 跟 J class 都符合我們的設定條件, 接下來就用其他條件來做篩選, 例如LED BOM價格, 使用LED 數量多寡, 電路設計, 選用LED 驅動器的規格等等.
三. 燈具規格微調整.
假設我們已經選定好要使用的型號為 JB2835B 3V HE G class, 接下來可以針對以JB2835B 3V HE G class 為選定的LED 來為燈具的規格作微調.
1. 微調LED使用數量 : 依照下圖做好相關設定, 3組model 的設定都相同選用JB2835B 3V HE G class 以及Flux 4000K 以上 80 CRI 亮度, 差異只有微調增加LED 數量為52, 54, 56來看各個數值的變化.
為了避免程式會以我們設定的LED multiple 數量, 也就是 LED 模組數量當作基數以倍數來計算數據, 造成錯誤的計算結果, 建議養成一個良好習慣, 如果不需要程式幫我們計算LED 數量, 把Target Lumens 設定為1, 如果使用PCT時發現數據很奇怪, 先檢查一下 Target Lumens 跟 LED 數量這兩個項目.
從上圖找出我們要的資料, 以燈具亮度5000lm 以及燈具消耗功率35W為條件.
52 顆LED 效率142.2LPW
54 顆 LED 效率約142.8LPW
56 顆 LED 效率約144.8LPW
我們可以發現只增加LED 數量, 但是在不增加燈具消耗功率的情況下, 可以提升燈具發光效率, 所以如果想進一步提升燈具發光效率, 可以增加LED 數量.
2. 修正LED 溫度參數: 在上一個步驟, 我們只有增加LED 數量, 接下來再增加一個變數, LED Tj 溫度, 微調LED溫度參數, 能讓我們評估燈具的計算結果更接近實際做成成品情況.
把溫度參數設定為 Tsp 80, 78, 76. 增加LED 數量有可能會讓LED 溫度上升或是下降, 要看實際燈具的散熱條件. 我們設定增加LED 數量但是不增加燈具總消耗功率的情況下, 因為LED 發光效率的提升, LED 溫度反而會下降.
這邊我們填入的Tsp溫度數值是假設的, 如果有實際燈具或是曾經量測過溫度的相關經驗時, 可以把實際量測到的溫度數值帶入會更為精準.
從上圖結果的數值來看, 因為LED溫度的下降, 讓燈具發光效率又再提升了一點, 讓LED 溫度下降的手段除了提升LED 發光效率, 也可以改良燈具的散熱設計.
52 顆LED 效率142.2LPW, Tj 84.7 度(對照組)
54 顆 LED , Tj 下降到82度, 發光效率從142.8LPW 提升到 143LPW
56 顆 LED , Tj 下降到80度, 發光效率約144.8LPW 提升到 145LPW
3. 其他參數的微調以及評估項目 : 除了調整LED 數量以及溫度, 可以重複上面的步驟, 調整各項參數, 例如光學效率%, 電源效率%, LED亮度規格. 用來做評估的條件也可以改成燈具消耗功率, 燈具發光亮度, 甚至於價格等等, 可以任意組合搭配以符合各種LED燈的需求
四. DEBUG
一個計算燈具亮度的程式如何能用來debug? 這需要程式的各項參數越接近實際情況時才能成立, 依靠的是CREE-LED已經累績計超過10年以上維持PCT 這個程式的經驗.
原理是把原本我們只是假設的數值, 用實際產品的所有數值帶入, 就可以得到接近實際產品的測試結果, 當實際產品測試的數值跟PCT 計算出來的數據有較大的差異時, 就可以用來比對找出問題點.
例如客戶某一批次生產的產品發光亮度偏低, 我們可以把燈具各個參數都填入PCT 中來看計算結果是否接近客戶的實際測試結果.
需要詢問客戶並填入PCT的規格如下
LED 型號 / 亮度bin
使用LED 數量
LED 驅動電壓 / 驅動電流
二次, 三次總光學效率
LED 驅動器的電源效率
LED Tsp 溫度
如果實際測試結果的數據與PCT計算數據兩組的發光亮度數據比對結果接近, 就表示產品設計符合預期沒有問題. 如果有較大差異, 就要逐一比對以上的各項參數的數據, 看哪一項有錯誤.
例如LED 的 FLUX bin 跟原本使用的不同, 可能是收貨沒有檢驗, 或是生產線領錯規格, 造成FLUX BIN 規格降低, 又或是因為燈具機構沒組裝好造成散熱不良, LED溫度上升, 亮度下降,
二次光學元件有變更過, 光學效率的規格不同等等問題．
有了PCT 這個實用的工具, 再搭配LED 燈具的專業智識, 可以節省不少研發LED燈具的時間.
評論