LED 驅(qū)動電源的檢測技術(shù)進(jìn)展 - 圖文-

1、LED驅(qū)動電源的檢測技術(shù)進(jìn)展Progress of The Testing Technology for LED DriverPower Supply杭州遠(yuǎn)方儀器有限公司EMC&電子測量研究所EVERFINE INSTRUMENT CO.,LTD Institute of EMC&Electronic Measurement摘要:LED驅(qū)動對LED的照明品質(zhì)及可靠性具有重要影響,且隨著驅(qū)動電源技術(shù)的發(fā)展,驅(qū)動電源逐漸多樣化,功能也更加豐富。與此同時,其性能的考核也應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)。本文結(jié)合LED驅(qū)動電源的最新發(fā)展趨勢及相關(guān)的國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)地介紹了LED驅(qū)動電源的電性能、電磁兼容

2、(EMC等特性的測試要求。針對新一代調(diào)光驅(qū)動,本文還進(jìn)一步介紹了調(diào)光相關(guān)的最新國際標(biāo)準(zhǔn)檢測動態(tài),全面解讀LED驅(qū)動產(chǎn)品各類性能的測量要點,并給予相應(yīng)的解決方案。Abstract:LED driver is a key component of LED lighting products,which effects a lot on the quality and the reliability of lighting products.With the development of electronic manufacturing technology,LED driver is more d

3、iversified and intelligent.All the drivers should be characterized by the professional measurement technologies to comprehensively evaluate its real performance. Based on the latest development of the measurement technologies and the national/international standards,the paper introduces the standard

4、 measurement requirements related to the electrical properties and electromagnetic compatibility(EMCetc.,and the relevant new quantities of dimming performance of the intelligent drivers,such as flicker index etc.The characterization of all these performances has been provided with appropriate measu

5、rement solutions,and the key measurement technologies have been also analyzed and highlighted.0.引言LED驅(qū)動電源是LED照明產(chǎn)品的核心部件之一,其性能對照明產(chǎn)品的整體品質(zhì)具有極其重要的影響:驅(qū)動電源的效率不高,則能效轉(zhuǎn)換比低,不僅影響照明產(chǎn)品的照明質(zhì)量,而且會帶來較大的散熱問題;驅(qū)動失效是影響LED照明產(chǎn)品壽命的重要因素,美國埃爾伍德市從5400盞戶外LED路燈失效數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,LED路燈59%的失效與驅(qū)動電源及其控制器件的失效有關(guān)。LED驅(qū)動失效與諸多因素有關(guān),電磁干擾是一個重要方面,尤其隨著驅(qū)

6、動技術(shù)的發(fā)展,驅(qū)動電源的電子集成化程度越來越高,不僅包括驅(qū)動電路,還包括LED電子控制或調(diào)光電路等。因此,其電磁兼容特性(包括電磁干擾及抗干擾的測試和評價至關(guān)重要,是考量驅(qū)動失效不可忽視的一個重要因素。近年來,調(diào)光技術(shù)逐步應(yīng)用于LED照明領(lǐng)域,尤其是在商業(yè)照明領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。而調(diào)光相關(guān)的兼容性(Dimmer Compatibility、頻閃(Flicker性能引起國際多個標(biāo)準(zhǔn)組織的關(guān)注,例如美國能源之星、國際能源署的4E計劃等,均提出調(diào)光兼容性及頻閃測試要求。因此,LED驅(qū)動電源的測試和評價應(yīng)從其本身的功能特點出發(fā),并通過有效的檢測手段,對其進(jìn)行全面的考量。1.LED驅(qū)動電源相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)2.1電

7、性能檢測電性能為LED驅(qū)動的基礎(chǔ)特性,該性能的好壞直接關(guān)系到LED的光線質(zhì)量及能效轉(zhuǎn)化,需考量的參數(shù)較多,包括穩(wěn)流(壓范圍、功率因數(shù)、啟動時間、輸出過壓(流保護(hù)值、輸入沖擊電流及輸出電流(壓紋波等。如此之多的電性能指標(biāo),一般需要采用多種檢測設(shè)備聯(lián)合測量,操作十分繁瑣。圖1(左為典型的LED電源性能分析儀(LT-101,圖1(右為LT-101 LED驅(qū)動電源的測量原理圖,LT-101可多通道同時測試LED驅(qū)動電源的輸入輸出特性,一臺儀器就可滿足所有測量內(nèi)容,能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,并且,LT-101還具有輸出波紋測量和諧波分析功能。 圖1典型LED電源性能分析儀(左和測試原理圖(右(杭州遠(yuǎn)方儀器有限

8、公司,LT-1012.2電磁兼容性檢測自然界的雷擊、電源系統(tǒng)切換、設(shè)備接地網(wǎng)或接地系統(tǒng)間的短路等都可能會對該環(huán)境下LED驅(qū)動形成浪涌沖擊,嚴(yán)重會導(dǎo)致設(shè)備失靈和損傷。所以,標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.5/IEC61000-4-5對電器設(shè)備的抗浪涌沖擊性能評估作出了明確規(guī)定。LED驅(qū)動電源的雷擊浪涌測試系統(tǒng)如圖3所示,主要設(shè)備為遠(yuǎn)方EMS61000-5G全自動多功能雷擊浪涌發(fā)生器,它在220V市電上疊加一個浪涌尖峰,最高值可達(dá)10kV,尖峰的上升時間和持續(xù)時間為1.2s/50s。 圖3雷擊浪涌測試系統(tǒng)LED驅(qū)動電源電路中存在很多半導(dǎo)體器件,在制造、裝配、運(yùn)輸、存儲、使用過程中都可能遭遇靜電放電,導(dǎo)致L

9、ED驅(qū)動電源的失常和失效。LED驅(qū)動電源電子器件的靜電放電測試可按照美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ESD STM5.1、ANSI/ESD STM5.2,美國軍方標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883以及國際電子電工協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A114D、JESD22-A115-A等進(jìn)行。圖4為杭州遠(yuǎn)方專為LED靜電測試設(shè)計的ESD-1000LED靜電分析測試系統(tǒng),可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求實現(xiàn)機(jī)器模式(MM及人體模式(HBM靜電放電試驗,放電電壓最高可達(dá)30kV。另外,對于整體LED驅(qū)動電源系統(tǒng)的靜電放電抗擾度,測試須按照GB/T17626.2/IEC61000-4-2進(jìn)行。接觸放電是首先的測試方案,而無法進(jìn)行接觸放電的部位可使用

10、空氣放電。間接放電應(yīng)根據(jù)GB/T17626.2第7章節(jié)內(nèi)容規(guī)范布置進(jìn)行測試。 圖4LED靜電分析測試系統(tǒng) 圖5振鈴波波形(左及振鈴波發(fā)生器(右3.LED驅(qū)動電源相關(guān)的調(diào)光兼容性及頻閃特性檢測調(diào)光技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用至各類LED照明產(chǎn)品中,開啟了智能化照明的進(jìn)程,但由此帶來的調(diào)光兼容性以及頻閃特性也備受關(guān)注。LED可以通過驅(qū)動電源內(nèi)部集成的調(diào)光電路或者通過外部的調(diào)光控制器實現(xiàn)調(diào)光,但兩者常因驅(qū)動電路的不兼容導(dǎo)致LED直流電源輸出紋波,出現(xiàn)LED光源頻閃。理論上來說,頻閃特性可通過輸出紋波特性(可由LT-101測定來評量,但其更多體現(xiàn)的是LED光輸出特性,因此,透過LED的光輸出變化特性的測量將更加客

11、觀。頻閃會引發(fā)視覺疲勞、眼花、偏頭痛等,且在道路照明領(lǐng)域,頻閃還會使駕駛者產(chǎn)生錯覺,引發(fā)交通事故,所以也越來越受到相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)組織的關(guān)注。美國能源之星和國際能源署(4E計劃均對該性能有要求。前者在其Lamps FD中規(guī)定了照明燈具須要測出閃爍指標(biāo)的最大值。后者在其SSL街道照明燈具的性能規(guī)范中更規(guī)定,在全額功率下,燈具的閃爍指數(shù)不大于0.3%。圖6(左為典型的LED頻閃測試系統(tǒng),其中核心的檢測設(shè)備為杭州遠(yuǎn)方儀器有限公司的FSH-2000高速閃光分析儀(見圖6右,該設(shè)備的采樣寬度在1-12s可調(diào),且其采樣頻率高達(dá)20kHz,可完全滿足能源之星的最新測試標(biāo)準(zhǔn)的要求。 圖6典型LED頻閃測試系統(tǒng)(左

12、及測試設(shè)備(右(杭州遠(yuǎn)方儀器有限公司,FSH-2000LED燈頻閃特性的評價參數(shù)包括閃爍百分比(Percent Flicker和閃爍指數(shù)。圖7(左引自北美照明協(xié)會(IESNALighting Handbook,A和B為一個周期內(nèi)光通量波動曲線的最大值和最小值,以平均光輸出為界限,將測試波形分為Area1和Area2,閃爍百分比和閃爍指數(shù)可按圖中公式給出。圖7(右為FSH-2000分析儀對某LED燈的閃爍測量波形圖,其自帶軟件根據(jù)該波形自行計算,獲得該LED燈的閃爍百分比(37.555%和閃爍指數(shù)(0.1004。圖 7 IESNA 閃爍測試指標(biāo)(左及某 LED 燈閃爍波形實測圖(右 4. 小結(jié) LED 的驅(qū)動電源可謂是 LED 的核心部件，其性能質(zhì)量對 LED 的能效、可靠性、照明 品質(zhì)有著極大影響。且隨著 LED 驅(qū)動技術(shù)發(fā)展，一些新的性能參數(shù)，如頻閃指標(biāo)也吸引了 諸多關(guān)注，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也日趨完善，相應(yīng)的測試設(shè)備也亦發(fā)展成熟。 LED 驅(qū)動廠商應(yīng)按照 產(chǎn)品特點， 根據(jù)國內(nèi)國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)