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LED驱动电源的检测技术进展[1]

2013-9-27  来源:杭州远方仪器有限公司 EMC&电子测量研究所  有6487人阅读

LED驱动对LED的照明品质及可靠性具有重要影响,且随着驱动电源技术的发展,驱动电源逐渐多样化,功能也更加丰富。与此同时,其性能的考核也应当与时俱进。本文结合LED驱动电源的最新发展趋势及相关的国际国内标准,系统地介绍了LED驱动电源的电性能、电磁兼容(EMC)等特性的测试要求。

  0. 引言

  LED驱动电源是LED照明产品的核心部件之一,其性能对照明产品的整体品质具有极其重要的影响:驱动电源的效率不高,则能效转换比低,不仅影响照明产品的照明质量,而且会带来较大的散热问题;驱动失效是影响LED照明产品寿命的重要因素,美国埃尔伍德市从5400盏户外LED路灯失效数据统计分析,LED路灯59%的失效与驱动电源及其控制器件的失效有关。LED驱动失效与诸多因素有关,电磁干扰是一个重要方面,尤其随着驱动技术的发展,驱动电源的电子集成化程度越来越高,不仅包括驱动电路,还包括LED电子控制或调光电路等。因此,其电磁兼容特性(包括电磁干扰及抗干扰)的测试和评价至关重要,是考量驱动失效不可忽视的一个重要因素。

  近年来,调光技术逐步应用于LED照明领域,尤其是在商业照明领域应用极为广泛。而调光相关的兼容性(Dimmer Compatibility)、频闪(Flicker)性能引起国际多个标准组织的关注,例如美国能源之星、国际能源署的4E计划等,均提出调光兼容性及频闪测试要求。因此,LED驱动电源的测试和评价应从其本身的功能特点出发,并通过有效的检测手段,对其进行全面的考量。

  1. LED驱动电源相关标准

  LED驱动电源的标准包括LED驱动的电性能、EMC电磁兼容等特性的要求及测试。2013年4月,能源之星发布《ENERGY STAR® Program Requirements Product Specification for Lamps》草案终稿(简称:Lamps FD)中,将振铃波的测试列入瞬态保护特性的要求,测试标准为ANSI/IEEE C62.41.2。与此同时,对于可调光LED,还要求测量闪烁指标的最大值,国际能源署(IEA)此前也提出,街道照明灯具在全额功率下,闪烁指数(Flicker Index)不得大于0.3%。从各标准的规定及国际标准的发展趋势来看,LED驱动不仅需要进行基础的电性能、EMC等特性的测量,还需要根据其应用考察瞬态保护特性及闪烁指数等特征参数。

  2. LED驱动电源的系统测试方案

  2.1电性能检测

  电性能为LED驱动的基础特性,该性能的好坏直接关系到LED的光线质量及能效转化,需考量的参数较多,包括稳流(压)范围、功率因数、启动时间、输出过压(流)保护值、输入冲击电流及输出电流(压)纹波等。如此之多的电性能指标,一般需要采用多种检测设备联合测量,操作十分繁琐。图1(左)为典型的LED电源性能分析仪(LT-101),图1(右)为LT-101 LED驱动电源的测量原理图,LT-101可多通道同时测试LED驱动电源的输入输出特性,一台仪器就可满足所有测量内容,能完全满足标准要求,并且,LT-101还具有输出波纹测量和谐波分析功能。

  2.2 电磁兼容性检测

  LED驱动电源的EMC(Electromagnetic Compatibility)包括电磁干扰性(EMI)和电磁敏感度性(EMS)两大类。EMI(Electromagnetic Interference)要求LED驱动电源系统在正常运行过程中对所在环境及其它事物(包括设备、系统、人及动植物)产生的电磁干扰不能超过一定的限值。EMS(Electromagnetic Susceptibility)即电磁敏感性(抗扰度),该特性要求LED驱动电源系统本身在电磁骚扰情况下运行性能要稳定,如具有抗雷击、静电、振铃波等干扰的能力。对于不同的EMC特性,标准的测试要求不同,须选择各自专业的测试方案进行测试。以下仅举几个对LED驱动电源较为重要、也是最容易引起失效的EMS性能测试加以说明。

  2.2.2 浪涌冲击检测

  自然界的雷击、电源系统切换、设备接地网或接地系统间的短路等都可能会对该环境下LED驱动形成浪涌冲击,严重会导致设备失灵和损伤。所以,标准GB/T 17626.5/IEC61000-4-5对电器设备的抗浪涌冲击性能评估作出了明确规定。LED驱动电源的雷击浪涌测试系统如图3所示,主要设备为远方EMS61000-5G全自动多功能雷击浪涌发生器,它在220V市电上叠加一个浪涌尖峰,最高值可达10kV,尖峰的上升时间和持续时间为1.2μs/50μs。

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