關(guān)鍵字： LED照明  LED驅動(dòng)電源  LED測試  電源可靠性 

真正高品質(zhì)的LED驅動(dòng)電源應該具備什么特點(diǎn)

近幾年LED作為新型節能光源在全球和中國都贏(yíng)得得了很高的投資熱情和極大關(guān)注，并由戶(hù)外向室內照明應用市場(chǎng)滲透，中國也涌現出大大小小上萬(wàn)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的具有節能、環(huán)保、長(cháng)壽命、易控制、免維護等特點(diǎn)。

然而頗具諷刺意味的是，我們常常聽(tīng)聞?dòng)捎贚ED驅動(dòng)電源本身的壽命直接拖累LED照明燈具變得并不“長(cháng)壽”，極大地增加了維護/使用成本；或者驅動(dòng)電源的效率不高導致LED照明燈具的能效轉換比并不是想象中那么高，或者由于輸出電流紋波沒(méi)有得到很好的控制影響了發(fā)光品質(zhì)，使得LED照明的綠色節能優(yōu)勢大打折扣，甚至影響了市場(chǎng)普及。

因此， LED產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟，驅動(dòng)電源也是其中重要的一環(huán)。但現狀是LED驅動(dòng)電源的設計和品質(zhì)局限卻日益成為L(cháng)ED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“后腿”，因此電源模塊廠(chǎng)商、燈具制造商都越來(lái)越重視采用先進(jìn)的測試測量技術(shù)和方案。針對這一現狀，泰克公司獨樹(shù)一幟，深入到客戶(hù)中間，深入了解現場(chǎng)的實(shí)際需求，制定出針對LED垂直應用的各種解決方案組合，旨在幫助更多的中國LED照明廠(chǎng)商、驅動(dòng)電源供應商和相關(guān)質(zhì)檢/認證機構獲得更精確的測試結果，保證LED驅動(dòng)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。

圖1：泰克專(zhuān)門(mén)針對LED照明應用提供各種測試解決方案組合供客戶(hù)選擇。

LED驅動(dòng)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驅動(dòng)電源應該具備什么樣的特點(diǎn)或者說(shuō)應該滿(mǎn)足那些要求呢？泰克公司總結出以下主要的幾個(gè)方面：

1.高可靠性和壽命：驅動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配，特別對像LED路燈的驅動(dòng)電源，因為裝在高空，維修不方便，維修的花費也大；

2.高效率：對于電源安裝在LED燈具內的結構，這一點(diǎn)尤為重要。因為L(cháng)ED的發(fā)光效率隨著(zhù)LED溫度的升高而下降，所以L(fǎng)ED的散熱非常重要。電源的效率高，它的耗損功率小，在燈具內發(fā)熱量就小，也就降低了燈具的溫升，對延緩LED的光衰有利。

3.高功率因數 ：隨著(zhù)社會(huì )對供電質(zhì)量的要求不斷提高，人們越來(lái)越關(guān)注用電設備帶來(lái)的電能質(zhì)量和諧波問(wèn)題。如歐盟已經(jīng)發(fā)布標準，規定功率大于25W的電源設備必須具備功率因數校正電路。而其他很多國家對于30 ~40W的LED驅動(dòng)電源，據說(shuō)不久也將可能會(huì )對功率因數方面有一定的指標要求。

4. 恒流驅動(dòng)：現在通行的有兩種：一種是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)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(huì )略高一點(diǎn)。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(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè)LED故障不影響其他LED運行的問(wèn)題。

5.適當的輸出紋波：輸出紋波會(huì )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，設計師往往傾向于采用無(wú)電容方案。工程師必須在輸出紋波指標上確定折中方案。

6.浪涌保護：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(hù)外，由于電網(wǎng)負載的啟甩和雷擊的感應，從電網(wǎng)系統會(huì )侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì )導致LED的損壞。因此LED驅動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入，保護LED不被損壞的能力。

7.保護功能： 電源除了常規的保護功能外，最好在恒流輸出中增加LED溫度負反饋，防止LED溫度過(guò)高。

8.防護方面：對燈具外安裝型結構，電源結構要防水、防潮，外殼要耐曬。

9.要符合安規和電磁兼容的要求。

要達到高品質(zhì)的驅動(dòng)電源設計標準，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(gè)部分：電源質(zhì)量、諧波、功率開(kāi)關(guān)器件測量、調制分析以及驅動(dòng)輸出參數測試。

圖2：LED照明驅動(dòng)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

測量驅動(dòng)電源的輸入功率、功率因數和諧波有很多方法，使用具有電源分析功能的泰克示波器產(chǎn)品可以輕松實(shí)現這些電能質(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，配合示波器內置的PWR電源分析軟件，所有的電能質(zhì)量相關(guān)參數可以直接顯示在屏幕中。

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，幫助電源工程師輕松完成開(kāi)發(fā)測試。

驅動(dòng)電源效率和電源內部的開(kāi)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，也是提高系統熱穩定性和可靠性的關(guān)鍵因素。不過(guò)，功率器件的開(kāi)關(guān)損耗測量不易實(shí)現。由于器件在導通和關(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(wú)法在如此大的動(dòng)態(tài)范圍下準確測量導通狀態(tài)下的微小電壓，導通損耗無(wú)從測量。

對于高速切換的功率器件，只能通過(guò)電壓和電流相乘得到瞬態(tài)功率的辦法計算功率。這時(shí)電壓和電流必須是同一時(shí)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構不同，對于高速切換信號的時(shí)間延遲也不同。如果不能準確地校正這一偏差，示波器的測量結果是不可信的。泰克的示波器電源測量方案不但具有全面的開(kāi)關(guān)損耗測試功能，還具有強大的探頭校準功能完全消除時(shí)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載變化時(shí)最大損耗的發(fā)生時(shí)刻。

具體到型號來(lái)說(shuō)，對要求較高的研發(fā)過(guò)程測試，DPO/MSO4000B和DPO/MSO3000系列示波器是不錯的選擇；而對于工廠(chǎng)和生產(chǎn)過(guò)程的設計優(yōu)化和參數測試應用，DPO/MSO2000系列完全能滿(mǎn)足要求，可進(jìn)一步降低成本（最近泰克還推出了DPO普及優(yōu)惠活動(dòng)，了解詳情請登錄：http://www.tek.com/zh/）。這些示波器都具有每通道很長(cháng)的存儲長(cháng)度，可以高采樣率來(lái)捕獲驅動(dòng)電源測量的整個(gè)周期，波形導航方便進(jìn)行電源系統查障，高級數學(xué)計算功能，用戶(hù)可以自定義全面的數學(xué)表達式，自動(dòng)計算功率等測試結果，從而極大提升測試工作效率。

表4：能夠提高LED驅動(dòng)電源開(kāi)測試效率、增加測試準確度的3個(gè)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、高分辨率的恒流、恒壓輸出，用于驅動(dòng)LED。

PWM分析和輸出紋波測量助力進(jìn)軍高端市場(chǎng)

真正節能的家用LED照明產(chǎn)品最終是要具有調光功能的，目前也是歐美等高端市場(chǎng)的需求，今后在其他國家和市場(chǎng)也會(huì )逐步普及。LED調光的最新技術(shù)是PWM，通過(guò)產(chǎn)生不同脈寬的PWM 信號，控制功率器件的開(kāi)啟和關(guān)斷的比例，從而達到調節輸出光通量的目的。相比于其他調光方式，PWM 調光不改變LED流過(guò)的電流大小，燈具不會(huì )出現偏色，也避免了電阻調光帶來(lái)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(hù)可以任意改變PWM變化的形式，脈寬輸出的比例以及變化規律，所有的操作只需在面板上摁一下按鈕，發(fā)生器內置的阻抗調節功能可以適應更多的電路需要。

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(gè)重要測量參數。紋波電流越大，電源成本就越低，但光輸出會(huì )因此受到影響，而且會(huì )提高LED結溫進(jìn)而影響LED性能，甚至嚴重降低LED的使用壽命（經(jīng)驗顯示，結溫每升高10℃使用壽命就縮短一半）。因此準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的測量。對于高端應用，泰克的TCPXX系列電流探頭可提供最低至1mA的紋波電流測量精度，對于低成本應用，也有相應的高性?xún)r(jià)比探頭供選擇。

此外，如果工程師希望通過(guò)簡(jiǎn)單的數字萬(wàn)用表完成紋波測量任務(wù)，泰克也能提供相應方案DMM4040/4050 數字萬(wàn)用表具有雙參數測量功能，可以同時(shí)顯示交流電壓或電流成分。其雙度數功能、趨勢圖和直方圖功能方便用戶(hù)在長(cháng)時(shí)間檢測輸出變化；通過(guò)前后面板輸入功能，用戶(hù)可以交替測量?jì)山M數據，便于比較。