LED專用電子負載及其電阻系數(shù)的校準方法

張玉

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所,江蘇　蘇州　215011）

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LED專用電子負載及其電阻系數(shù)的校準方法

張玉

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所,江蘇蘇州215011）

摘要：隨著LED產(chǎn)品的普及, LED驅(qū)動電源作為LED產(chǎn)品性能的保障,越來越受到大家的重視,而LED專用電子負載在LED驅(qū)動電源的測試過程中,起著重要的作用。主要介紹了LED專用電子負載的基本原理、電阻（Rd）系數(shù)的定義和Rd系數(shù)Coeff的2種校準方法。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體發(fā)光二極管；專用電子負載；電阻系數(shù)；校準方法

0　引言

近年來, LED照明產(chǎn)品以其耗電量低、使用壽命長、高亮度、低熱能、綠色環(huán)保、堅固耐用和產(chǎn)品外觀多樣化,以及性能穩(wěn)定等優(yōu)點而受到了世界各地人們越來越多的關(guān)注。

在LED產(chǎn)業(yè)大放異彩的同時, LED市場的競爭也變得日益激烈,要想在LED市場上立于不敗之地,各大LED企業(yè)就必須高度重視LED產(chǎn)品的品質(zhì),因而“高可靠性”便成為了LED產(chǎn)品最重要的特性。而LED電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品的可靠性。因此,在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今天, LED電源驅(qū)動器作為LED產(chǎn)品性能的保障,在提高LED產(chǎn)品的可靠性方面起到了非常重要的作用。

1　傳統(tǒng)的LED電源測試技術(shù)所存在的問題

在LED專用電子負載誕生之前,通常都是使用真實的LED或者傳統(tǒng)的電子負載對LED電源進行測試,但是這兩種方式都有弊端,簡單總結(jié)如下。

1.1使用真實的LED時所存在的問題

a）LED驅(qū)動電源的規(guī)格書中通常都有輸出電壓范圍這個指標,為了驗證這個指標,在測試的時候需要改變LED的數(shù)量,這樣測試起來非常不方便。

b）LED的光衰特性會隨時間改變,同一個LED在不同時刻的負載特性也會有所差異,測試無法得到一致的結(jié)果。

c）不同廠商生產(chǎn)的LED,甚至同一廠商生產(chǎn)的不同批次的LED,其負載特性可能都會有差異；測試的時候需要準備各式各樣的LED來確保驅(qū)動電源在不同特性的負載下都能正常工作,實際操作起來也是非常困難的。

d）在測試的過程中,如果串接的LED燈條中有一個LED損壞,往往很難被察覺,這樣就會造成錯誤的測試結(jié)果。

e）LED發(fā)出的光非常刺眼,可能會對測試人員的健康造成一定的損害。

1.2一般電子負載的常見問題

a）傳統(tǒng)的電子負載不能模擬真實LED的非線性負載特性。對于LED,只有電壓超過它的正向?qū)妷簳r,回路中才有電流通過,因此, LED的負載特性并不是簡單的線性變化。

b）對于傳統(tǒng)的電子負載,往往只有CR或CV兩種模式,而這兩種測試模式只能測試穩(wěn)態(tài)操作點的工作特性,無法驗證驅(qū)動電源能否正確開關(guān)機的動態(tài)過程。

c）傳統(tǒng)電子負載的內(nèi)部阻抗效應(yīng)可能會導(dǎo)致LED驅(qū)動電源開機過程出現(xiàn)OCP或OVP,從而使得其無法正常開機。

為了得到準確、一致的測試結(jié)果,在LED驅(qū)動電源的測試過程中, LED專用電子負載就變得非常重要。

2　LED電子負載的基本原理及系數(shù)的定義

LED專用電子負載在傳統(tǒng)的電子負載CR模式下,增加了二級管導(dǎo)通電壓的設(shè)置,使得電子負載兩端的電壓大于二極管導(dǎo)通電壓時,電子負載才開始工作,真實地模擬了二極管的工作原理。LED 的I-V特征曲線如圖1所示。

圖1　LED的I-V特性曲線圖

圖1中的參數(shù)定義:

V0——LED操作點的電壓；

I0——LED操作點的電流；

VF——LED正向?qū)妷海?/p>

Rd——LED操作點的電阻。

理論上,我們只要在LED專用電子負載的控制界面中設(shè)定V0、I0、VF和Rd這4個參數(shù)就可以真實地模擬LED的非線性特性了,但是實際操作起來是非常困難的。因為每變更一次負載條件都需要重新設(shè)定這4個參數(shù),尤其是VF和Rd會隨著LED串并聯(lián)數(shù)量的改變而改變,每次都需要經(jīng)過計算才能得到,而且參數(shù)設(shè)置起來也非常繁瑣,這樣就對測試人員提出了更高的技術(shù)要求。我們希望找到LED某些固有的特性來幫助我們簡化參數(shù),從而讓參數(shù)的設(shè)定變得簡單。

由圖1可知:

對于同一款LED,其正向?qū)妷篤F和操作點電壓V0的關(guān)系是恒定的,且不會隨LED串并聯(lián)的數(shù)量的改變而改變,令VF=aV0, a＜1,將其代入式（1）可得:

繼而得到:

令1-a=Coeff,則:

3　LED專用電子負載Rd系數(shù)的校準方法

對LED專用電子負載進行校準,其中恒壓、恒流和恒阻部分可以參照JJF (電子) 30101-2007《直流電子負載校準規(guī)范》進行校準[1],本文主要介紹Rd系數(shù)Coeff的校準方法。

3.1校準原理

圖2　LED專用電子負載校準原理圖

由前文可知, Coeff=Rd/（V0/I0）,其中V0、I0為電子負載設(shè)定值,這里主要是校準Coeff,不考慮V0和I0的誤差,所以只需算出Rd值,便可求出Coeff值。由圖2可以看出,,由于導(dǎo)通電壓值VF無法準確地測得,我們可以測出斜線上任一一點對應(yīng)的電壓值V1、電流值I1,然后通過算出Rd。

校準所用的標準器包括:直流電源6032A、數(shù)字多用表34401A和分流器標準電阻BZ3。

2.2校準步驟

LED專用電子負載校準接線圖如圖3所示,具體的校準步驟如下所述。

a）按圖3所示的接線圖將直流電源經(jīng)過分流器與電子負載連接,萬用表34401A前面板電壓正負端接在電子負載的相應(yīng)端子上,后面板電壓端接到分流器兩端上。

b）進入電子負載LED模式,設(shè)定合適的V0、I0和需要校準的Coeff值。

c）電源6032A預(yù)置一個電流值,為了防止燒壞電子負載,這個電流值一般應(yīng)小于I0。調(diào)節(jié)直流電源電壓旋鈕,慢慢地增加電壓,一開始由于還未達到導(dǎo)通電壓值,回路中無電流,繼續(xù)調(diào)節(jié)旋鈕,直到回路中有電流出現(xiàn), 34401A調(diào)至后面板,由電壓示值Vx和分流器電阻值Rx可以算出電流值將34401A調(diào)至前面板,記錄此時的電壓值V1,通過公式算出Rd值,再通過公式計算出被校點的Coeff值。

d）通過如下公式計算其測量誤差:

e）其他Coeff值的校準可以重復(fù)以上步驟。

圖3　LED專用電子負載校準接線圖

4　結(jié)束語

對于LED電子負載,首先我們要了解什么是Rd系數(shù),在此基礎(chǔ)上,對Rd系數(shù)的校準就相對簡單了。在校準過程中,我們發(fā)現(xiàn)只有當電壓達到某一個值時,回路中才會有電流出現(xiàn),這與LED的負載特性是一致的。在實際操作中,用精度更高的標準電阻器BZ3作為分流器也有助于測得更準確的結(jié)果。另外,校準時要注意LED專用電子負載和直流電源的正負端不能接錯,而且操作時要注意電子負載的額定功率,切勿燒壞電子負載。

參考文獻：

[1]信息產(chǎn)業(yè)部電子計量管理辦公室.直流電子負載校準規(guī)范: JJF（電子）30101-2007 [S] .北京:中國計量出版社, 2008.

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[5]沈宏.如何檢測直流電子負載[J] .企業(yè)標準化, 2008 （11）: 24-25.

LED Special Electronic Load and the Calibration Methods of its Resistance Coefficient

ZHANG Yu
（CEPREI-EAST, Suzhou 215011, China）

Abstract:With the popularity of LED products, as the guarantee of LED product performance, LED driving power gets more and more attention. At the same time, LED special electronic load plays an important role in the test process of LED driving power. Therefore, the basic principle of LED special electronic load, the definition of Rdcoefficient and the two calibration methods of the coefficient are introduced.

Key words:LED；special electronic load；resistance coefficient；calibration method

作者簡介：張玉（1988-），男，江蘇省揚州人，工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所助理工程師，主要從事電磁專業(yè)儀器校準工作。

收稿日期：2015-07-22

doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2016.01.013

中圖分類號：TN 312+.8

文獻標志碼：A

文章編號：1672-5468（2016）01-0056-04