LED驅(qū)動電源可靠性和能效關(guān)鍵測試項目精

LED驅(qū)動電源可靠性和能效關(guān)鍵測試項目近幾年LED作為新型節(jié)能光源在全球和中國都贏得得了很高的投資熱情和極大關(guān)注，并由戶外向室內(nèi)照明應(yīng)用市場滲透，中國也涌現(xiàn)出大大小小上萬家LED照明企業(yè)。讓LED照明大放異彩的最主要原因正是其宣揚(yáng)的具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命、易控制、免維護(hù)等特點。然而頗具諷刺意味的是，我們常常聽聞由于LED驅(qū)動電源本身的壽命直接拖累LED照明燈具變得并不“長壽”，極大地增加了維護(hù)/使用成本；或者驅(qū)動電源的效率不高導(dǎo)致LED照明燈具的能效轉(zhuǎn)換比并不是想象中那么高，或者由于輸出電流紋波沒有得到很好的控制影響了發(fā)光品質(zhì)，使得LED照明的綠色節(jié)能優(yōu)勢大打折扣，甚至影響了市場普及。因此，LED產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟，驅(qū)動電源也是其中重要的一環(huán)。但現(xiàn)狀是LED驅(qū)動電源的設(shè)計和品質(zhì)局限卻日益成為LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“后腿”，因此電源模塊廠商、燈具制造商都越來越重視采用先進(jìn)的測試測量技術(shù)和方案。針對這一現(xiàn)狀，泰克公司獨樹一幟，深入到客戶中間，深入了解現(xiàn)場的實際需求，制定出針對LED垂直應(yīng)用的各種解決方案組合，旨在幫助更多的中國LED照明廠商、驅(qū)動電源供應(yīng)商和相關(guān)質(zhì)檢/認(rèn)證機(jī)構(gòu)獲得更精確的測試結(jié)果，保證LED驅(qū)動電源的品質(zhì)，從而促進(jìn)中國LED照明產(chǎn)業(yè)的健康繁榮發(fā)展。電沛探頭TCP0030TCPA300+TCP312TCP202電沛探頭TCP0030TCPA300+TCP312TCP202OFwGiJ■ ananzi-J-i _*5惘。中國領(lǐng):Q"J或■■ 電壓探頭, . 日0 P5200.P5205PZ221□PC3DD0Ee.ofwcck.cgm_一Tektronix^LED :照明測聯(lián)方案 1匕，HL":醯敏岑后業(yè)騎r0MM40Q0AFG^021B圖1：泰克專門針對LED照明應(yīng)用提供各種測試解決方案組合供客戶選擇。LED驅(qū)動電源的可靠性和能效是測試關(guān)鍵那么，真正高品質(zhì)的LED驅(qū)動電源應(yīng)該具備什么樣的特點或者說應(yīng)該滿足那些要求呢？泰克公司總結(jié)出以下主要的幾個方面：.高可靠性和壽命：驅(qū)動電源的壽命要與LED的壽命相適配，特別對像LED路燈的驅(qū)動電源，因為裝在高空，維修不方便，維修的花費也大；.高效率：對于電源安裝在LED燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu)，這一點尤為重要。因為LED的發(fā)光效率隨著LED溫度的升高而下降，所以LED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內(nèi)發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升，對延緩LED的光衰有利。.高功率因數(shù)：隨著社會對供電質(zhì)量的要求不斷提高，人們越來越關(guān)注用電設(shè)備帶來的電能質(zhì)量和諧波問題。如歐盟已經(jīng)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定功率大于25W的電源設(shè)備必須具備功率因數(shù)校正電路。而其他很多國家對于30?40W的LED驅(qū)動電源，據(jù)說不久也將可能會對功率因數(shù)方面有一定的指標(biāo)要求。.恒流驅(qū)動：現(xiàn)在通行的有兩種：一種是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點，但靈活性差，還要解決某個LED故障不影響其他LED運行的問題。.適當(dāng)?shù)妮敵黾y波：輸出紋波會影響LED的光輸出效果。但減小紋波需要使用更高品質(zhì)和容量的電容。為提高電源整體的使用壽命，設(shè)計師往往傾向于采用無電容方案。工程師必須在輸出紋波指標(biāo)上確定折中方案。.浪涌保護(hù)：LED抗浪涌的能力是比較差的，特別是抗反向電壓能力。有些LED燈裝在戶外，由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng)，從電網(wǎng)系統(tǒng)會侵入各種浪涌，有些浪涌會導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動電源要有抑制浪涌的侵入，保護(hù)LED不被損壞的能力。.保護(hù)功能：電源除了常規(guī)的保護(hù)功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負(fù)反饋，防止LED溫度過高。.防護(hù)方面：對燈具外安裝型結(jié)構(gòu)，電源結(jié)構(gòu)要防水、防潮，外殼要耐曬。.要符合安規(guī)和電磁兼容的要求。

要達(dá)到高品質(zhì)的驅(qū)動電源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，就需要進(jìn)行全面的測試測量分析，如圖1所示，LED照明測試主要包括5個部分：電源質(zhì)量、諧波、功率開關(guān)器件測量、調(diào)制分析以及驅(qū)動輸出參數(shù)測試。TektronixZ圖2：LED照明驅(qū)動電源的關(guān)鍵測試項目。電源質(zhì)量、諧波和功率器件的全面快速分析測量驅(qū)動電源的輸入功率、功率因數(shù)和諧波有很多方法，使用具有電源分析功能的泰克示波器產(chǎn)品可以輕松實現(xiàn)這些電能質(zhì)量測量。使用一路通道測量輸入電壓、一路通道測量輸入電流，配合示波器內(nèi)置的PWR電源分析軟件，所有的電能質(zhì)量相關(guān)參數(shù)可以直接顯示在屏幕中。

福根因Er..*方峰軍事累的演加電電智22^.1220.2J14.1m福根因Er..*方峰軍事累的演加電電智22^.1220.2J14.1mVJi時I1921.4971J4g.M50,a3I73.S1iHA3!3Sim73.8im73,81m7SJ3SSrtJSS.I3S5.1330.09010.51V10.5110.5110.510.40044.25優(yōu)素U.25ia.351鼠居1270主動IZ.4012.40112.40CL。。。E*曲5me46.5mMG.5mCLMO46724S?724D.7249.72。皿0圖3：帶有PWR電源分析模塊的泰克示波器可直接顯示各種測量參數(shù)，幫助電源工程師輕

松完成開發(fā)測試。驅(qū)動電源效率和電源內(nèi)部的開關(guān)損耗直接相關(guān)。降低功率器件的損耗不但是提高電源效率的要求，也是提高系統(tǒng)熱穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵因素。不過，功率器件的開關(guān)損耗測量不易實現(xiàn)。由于器件在導(dǎo)通和關(guān)斷工作狀態(tài)下的電壓幅度相差巨大，一般的示波器產(chǎn)品無法在如此大的動態(tài)范圍下準(zhǔn)確測量導(dǎo)通狀態(tài)下的微小電壓，導(dǎo)通損耗無從測量。對于高速切換的功率器件，只能通過電壓和電流相乘得到瞬態(tài)功率的辦法計算功率。這時電壓和電流必須是同一時刻的波形，否則誤差巨大。但電壓探頭和電流探頭的原理和結(jié)構(gòu)不同，對于高速切換信號的時間延遲也不同。如果不能準(zhǔn)確地校正這一偏差，示波器的測量結(jié)果是不可信的。泰克的示波器電源測量方案不但具有全面的開關(guān)損耗測試功能，還具有強(qiáng)大的探頭校準(zhǔn)功能完全消除時間延遲誤差。獨特的波形搜索功能更可以輕松找到電源或負(fù)載變化時最大損耗的發(fā)生時刻。具體到型號來說，對要求較高的研發(fā)過程測試，DPO/MSO4000B和DPO/MSO3000系列示波器是不錯的選擇；而對于工廠和生產(chǎn)過程的設(shè)計優(yōu)化和參數(shù)測試應(yīng)用，DPO/MSO2000系列完全能滿足要求，可進(jìn)一步降低成本。這些示波器都具有每通道很長的存儲長度，可以高采樣率來捕獲驅(qū)動電源測量的整個周期，波形導(dǎo)航方便進(jìn)行電源系統(tǒng)查障，高級數(shù)學(xué)計算功能，用戶可以自定義全面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，自動計算功率等測試結(jié)果，從而極大提升測試工作效率。300日系列SQCMHi3QOMHz100MHz300日系列SQCMHi3QOMHz100MHz2000系列2Q0MHz1Q0MH74條摸糊通道I睇慢物通道.期隧斜網(wǎng)2冬或4軍憚箱調(diào)布，行條怏廊例笆糜kom，條甑4條惶搜通道16條慎擬通遒IM8O系列）4000日系列帶起 1GH工.50口MHz3卻MHz20M點>50DOOwfin是小ISO20M點>50DOOwfin是小ISO系列口呻.■“r^50OOOwfrTl'S'；是解自晶題kTSjOOOwfm.'sJL■■g捌iCANg捌iCANLIN?RS-232422.1485,'UART:短黑M加曲國領(lǐng)先的落湍工程專業(yè)媒體?RW-232博22'485fLiART ?RS-23242274&5,fUART-PS；LJ^RJ/TDM -PS/LJ^RJ.TDM-LAN1553?電港分析葉2TM?電港分析葉2TM和自定叉視頻■HDTV和自定義視頻j-urteSOMIhktronivj-urteSOM表1：能夠提高LED驅(qū)動電源開測試效率、增加測試準(zhǔn)確度的3個檔次示波器選擇。另外，對于激勵源，泰克目前可提供PWS4000/PWS2000系列可編程DC臺式電源系列，提供精準(zhǔn)、高分辨率的恒流、恒壓輸出，用于驅(qū)動LED。PWM分析和輸出紋波測量助力進(jìn)軍高端市場真正節(jié)能的家用LED照明產(chǎn)品最終是要具有調(diào)光功能的，目前也是歐美等高端市場的需求，今后在其他國家和市場也會逐步普及。LED調(diào)光的最新技術(shù)是PWM，通過產(chǎn)生不同脈寬的PWM信號，控制功率器件的開啟和關(guān)斷的比例，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出光通量的目的。相比于其他調(diào)光方式，PWM調(diào)光不改變LED流過的電流大小，燈具不會出現(xiàn)偏色，也避免了電阻調(diào)光帶來的能量損失，保持了LED照明的高效率。泰克的AFG3000任意波形發(fā)生器可以輕松生成PWM信號，用戶可以任意改變PWM變化的形式，脈寬輸出的比例以及變化規(guī)律，所有的操作只需在面板上摁一下按鈕，發(fā)生器內(nèi)置的阻抗調(diào)節(jié)功能可以適應(yīng)更多的電路需要。紋波是加在直流輸出電壓上的交流電壓，也是LED電源測試中的一個重要測量參數(shù)。紋波電流越大，電源成本就越低，但光輸出會因此受到影響，而且會提高LED結(jié)溫進(jìn)而影響LED性能，甚至嚴(yán)重降低LED的使用壽命（經(jīng)驗顯示，結(jié)溫每升高10℃使用壽命就縮短一半）。因此準(zhǔn)確地測量紋波就顯得十分重要。泰克示波器電源測試方案中具有紋波測量功能，可以一鍵完成紋波參數(shù)的測量。對于高端