克服LED照明應用瓶頸 泰克專家亞太LED技術峰會上支招

        他分析到，紋波電流通過提高功耗而影響LED性能，這可能導致結溫升高，而且對LED的使用壽命有重大影響。根據經驗，結溫每降低10℃，半導體的使用壽命就會延長2倍。另外，作為工作電流函數的相對光輸出（光通量）與二極管電流是密切相關的，因此可以通過改變正向電流進行調光。在電流較低時，若將二極管電流增大一倍，則光輸出也會增加一倍；但是電流較高時，電流上升100%僅能使光輸出量增加80%。LED是由會產生較大紋波電流的開關電源驅動的。實際上，開關電源的成本在某種程度上是由所允許的電流大小決定的，紋波電流越大，電源成本就越低，但光輸出會因此受到影響。

    陳文權進一步指出，開關電源設備的轉換速率（di/dt、dv/dt）、開關損耗測量、安全工作區(SOA)都是測試測量的考量要點。這些指標考驗著開關電源的效率。晶體管開關電路在轉換過程中消耗的能量最大，常用的測量包括閉點損耗、開點損耗、功率損耗、動態開點電阻、安全工作區（瞬時功率）。

    再者，對實現LED調光的開關電源調制分析也必不可少。實現LED調光主要有兩種方法：一是降低LED的電流；二是快速地開關LED，并且通過電流波形的脈寬調制(PWM)進行調光更為準確。顯然，后者已成為行業主流，在照明和顯示器應用上，PWM需要高于100Hz的頻率，以使肉眼感覺不到閃爍，10%的脈沖寬度在ms范圍內，并要求電源的帶寬大于10kHz，而且控制環路總是處于激活狀態，并實現了極快的瞬態響應。

    另外，陳文權指出，線路自動測量，包括電源質量、諧波分析也是LED照明應用不可或缺的測量指標，以便出廠時滿足相應的標準規定。其中包括真實功率、無功功率、視在功率、功率因數、波峰因數、電流諧波測量和THD。

    對癥下藥：找到最合適的測試測量方案和示波器

    陳文權在演講中與到會的工程師分享了測試上述一系列電性能指標時需要注意的事項以及相應示波器和配件的選擇。

    對于紋波測量，電流探頭的選擇很重要。LED單管的電流紋波指標在1m A級甚至幾百個uA，若探頭的動態范圍達不到，則可通過增加繞組的方法來測量微小的電流。直接與泰克DPO4000/7000示波器相連的TCP0030 AC/DC電流探頭提供了精確簡單的電流紋波測量方案，并且支持更高電壓。TACPA300+TCP312（放大器）則可與任意品牌的示波器相連，組成電源測試方案。

圖2：泰克的工程師正在用MSO4000系列示波器和信號板演示電源毛刺的精準捕捉。

    而對于有源開關器件損耗測量，諸如帶有DPO4PWR電源分析應用模塊軟件的MSO/DPO4000示波器就非常方便，可自動計算開點損耗、閉點損耗和傳導損耗。不過，陳文權提醒到，電壓波形和電流波形之間的定時必須準確，可借助諸如TekVPI探頭和偏移校正套件，消除電壓探頭與電流探頭之間的偏移。另外，為處理開關信號頻率成分示波器要提供足夠的帶寬和上升時間，而且要具備快速采樣率，以捕捉跳變，另外就是需要提供深記錄長度以實現長時間采集。

    “開關信號上升時間可能會相當快，為準確地進行測量，測量系統（示波器加探頭）的上升時間應該快5倍�！标愇臋鄰娬{說，“而對于上電調制分析，記錄長度很重要，開關單元的控制信號電壓和電流的脈寬和幅度可非常完整得被記錄�！睂嶋H上，泰克公司的DPO/MSO4000和3000系列示波器就分別具備高達10M和5M點的記錄長度，采樣率高達5GS/s。

    另外，在如今非常長的記錄長度情況下，以往傳統的示波器旋鈕顯得不合時宜，很花費時間。另外，開關電源和能量損耗測量更多的是看瞬態變化，若還是用手工或電腦編程來計算，就會非常麻煩。因此他特別推薦泰克示波器配備的獨特Wave Inspector搜索和導航工具，其前面板控制功能和強制外圈反饋可大大改善操作便捷性，而且可支持捕捉負載變化事件，追蹤瞬態功率值，將瞬態功率點與相應的時域波形對應分析及放大波形細節等。

    對于電源質量測量，陳文權給出的測量建議是：1.檢定電源與其服務環境的相互作用；2.必須直接在輸入電源線上測量電壓和電流；3.要求高壓探頭，通常是差分探頭。至于必須符合的相關標準，如EN61000-3-2、MIL-STD-1399等，泰克公司的示波器均提供這些標準的選項，使用者可輕松完成一致性測試，看是否能夠通過。

    如前面提到的，中國的LED照明行業目前處于標準缺失的狀態，相關組織機構正在加緊制定此類行業標準。在這種情況下，開發者可以選擇一些國際上已經存在的行業公認的標準進行參照，如泰克專家在演講中提到的例子——LED舞臺燈光領域的美國標準DMX512（兼容RS-485）、電路保護和元器件測試方面的美國軍工標準MIL-STD-883G、ESD-STM5.2-1999等�！耙�求達到這些標準而進行相關測試測量的廠商就是我們的實際客戶，值得大家借鑒�！标愇臋啾硎荆�“從MSO/DPO4000和DPO3000系列示波器，到電源分析捆綁解決方案，即電源測量模塊軟件、探頭、校準工具，泰克公司擁有完善的一系列電源測量工具，并不斷更新換代，跟進相應標準的出臺，可很好地滿足LED照明應用開發的測試測試測量需求，幫助克服應用方面的各種挑戰，進而降低總體開發成本。”■