近幾年LED作為新型節(jié)能光源在全球和中國(guó)都贏得得了很高的投資熱情和極大關(guān)注，并由戶(hù)外向室內(nèi)照明應(yīng)用市場(chǎng)滲透,，中國(guó)也涌現(xiàn)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(yáng)的具有節(jié)能、環(huán)保,、長(zhǎng)壽命,、易控制、免維護(hù)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(qū)動(dòng)電源本身的壽命直接拖累LED照明燈具變得并不“長(zhǎng)壽”，極大地增加了維護(hù)/使用成本,；或者驅(qū)動(dòng)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(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(jié)能優(yōu)勢(shì)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(qū)動(dòng)電源也是其中重要的一環(huán)。但現(xiàn)狀是LED驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)和品質(zhì)局限卻日益成為L(zhǎng)ED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(lái)越重視采用先進(jìn)的測(cè)試測(cè)量技術(shù)和方案。針對(duì)這一現(xiàn)狀,，泰克公司獨(dú)樹(shù)一幟,，深入到客戶(hù)中間，深入了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求,，制定出針對(duì)LED垂直應(yīng)用的各種解決方案組合,，旨在幫助更多的中國(guó)LED照明廠商,、驅(qū)動(dòng)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(cè)試結(jié)果，保證LED驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì),，從而促進(jìn)中國(guó)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(duì)LED照明應(yīng)用提供各種測(cè)試解決方案組合供客戶(hù)選擇。
LED驅(qū)動(dòng)電源的可靠性和能效是測(cè)試關(guān)鍵
那么,，真正高品質(zhì)的LED驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)該具備什么樣的特點(diǎn)或者說(shuō)應(yīng)該滿(mǎn)足那些要求呢,？泰克公司總結(jié)出以下主要的幾個(gè)方面：
1.高可靠性和壽命：驅(qū)動(dòng)電源的壽命要與LED的壽命相適配，特別對(duì)像LED路燈的驅(qū)動(dòng)電源,，因?yàn)檠b在高空,，維修不方便，維修的花費(fèi)也大,；
2.高效率：對(duì)于電源安裝在LED燈具內(nèi)的結(jié)構(gòu),，這一點(diǎn)尤為重要。因?yàn)長(zhǎng)ED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(duì)延緩LED的光衰有利,。
3.高功率因數(shù)：隨著社會(huì)對(duì)供電質(zhì)量的要求不斷提高,，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注用電設(shè)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(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(guó)家對(duì)于30~40W的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久也將可能會(huì)對(duì)功率因數(shù)方面有一定的指標(biāo)要求,。
4.恒流驅(qū)動(dòng)：現(xiàn)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(dú)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(yùn)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(yùn)行的問(wèn)題。
5.適當(dāng)?shù)妮敵黾y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(shè)計(jì)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(biāo)上確定折中方案,。
6.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(hù)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(huì)侵入各種浪涌，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞,。因此LED驅(qū)動(dòng)電源要有抑制浪涌的侵入,，保護(hù)LED不被損壞的能力。
7.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(guò)高。
8.防護(hù)方面：對(duì)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,。
9.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(dòng)電源設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，就需要進(jìn)行全面的測(cè)試測(cè)量分析,，如圖1所示,，LED照明測(cè)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(cè)量,、調(diào)制分析以及驅(qū)動(dòng)輸出參數(shù)測(cè)試。
圖2：LED照明驅(qū)動(dòng)電源的關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目,。
電源質(zhì)量,、諧波和功率器件的全面快速分析
測(cè)量驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)這些電能質(zhì)量測(cè)量,。使用一路通道測(cè)量輸入電壓、一路通道測(cè)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,。
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(cè)量參數(shù),，幫助電源工程師輕松完成開(kāi)發(fā)測(cè)試。
驅(qū)動(dòng)電源效率和電源內(nèi)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(tǒng)熱穩(wěn)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(cè)量不易實(shí)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(wú)法在如此大的動(dòng)態(tài)范圍下準(zhǔn)確測(cè)量導(dǎo)通狀態(tài)下的微小電壓，導(dǎo)通損耗無(wú)從測(cè)量,。
對(duì)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(jì)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(jié)構(gòu)不同，對(duì)于高速切換信號(hào)的時(shí)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(cè)量結(jié)果是不可信的。泰克的示波器電源測(cè)量方案不但具有全面的開(kāi)關(guān)損耗測(cè)試功能,，還具有強(qiáng)大的探頭校準(zhǔn)功能完全消除時(shí)間延遲誤差,。獨(dú)特的波形搜索功能更可以輕松找到電源或負(fù)載變化時(shí)最大損耗的發(fā)生時(shí)刻。
具體到型號(hào)來(lái)說(shuō),，對(duì)要求較高的研發(fā)過(guò)程測(cè)試,，DPO/MSO4000B和DPO/MSO3000系列示波器是不錯(cuò)的選擇；而對(duì)于工廠和生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)計(jì)優(yōu)化和參數(shù)測(cè)試應(yīng)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(qǐng)登錄：http://www.tek.com/zh/）,。這些示波器都具有每通道很長(zhǎng)的存儲(chǔ)長(zhǎng)度,，可以高采樣率來(lái)捕獲驅(qū)動(dòng)電源測(cè)量的整個(gè)周期，波形導(dǎo)航方便進(jìn)行電源系統(tǒng)查障,，高級(jí)數(shù)學(xué)計(jì)算功能,，用戶(hù)可以自定義全面的數(shù)學(xué)表達(dá)式，自動(dòng)計(jì)算功率等測(cè)試結(jié)果,，從而極大提升測(cè)試工作效率,。
表1：能夠提高LED驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)測(cè)試效率、增加測(cè)試準(zhǔn)確度的3個(gè)檔次示波器選擇
另外,，對(duì)于激勵(lì)源,，泰克目前可提供PWS4000/PWS2000系列可編程DC臺(tái)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(dòng)LED,。
PWM分析和輸出紋波測(cè)量助力進(jìn)軍高端市場(chǎng)
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(chǎng)的需求,，今后在其他國(guó)家和市場(chǎng)也會(huì)逐步普及。LED調(diào)光的最新技術(shù)是PWM,，通過(guò)產(chǎn)生不同脈寬的PWM信號(hào),，控制功率器件的開(kāi)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(guò)的電流大小，燈具不會(huì)出現(xiàn)偏色,，也避免了電阻調(diào)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(hào),，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(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(cè)試中的一個(gè)重要測(cè)量參數(shù),。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(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(yàn)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(cè)量紋波就顯得十分重要,。泰克示波器電源測(cè)試方案中具有紋波測(cè)量功能，可以一鍵完成紋波參數(shù)的測(cè)量,。對(duì)于高端應(yīng)用,，泰克的TCPXX系列電流探頭可提供最低至1mA的紋波電流測(cè)量精度，對(duì)于低成本應(yīng)用,，也有相應(yīng)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(shù)字萬(wàn)用表完成紋波測(cè)量任務(wù),，泰克也能提供相應(yīng)方案DMM4040/4050數(shù)字萬(wàn)用表具有雙參數(shù)測(cè)量功能,，可以同時(shí)顯示交流電壓或電流成分。其雙度數(shù)功能,、趨勢(shì)圖和直方圖功能方便用戶(hù)在長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)輸出變化,；通過(guò)前后面板輸入功能，用戶(hù)可以交替測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，便于比較,。