LED測試電子負載的基本原理與分析

現在,還有大部分工程師用普通的電子負載測試LED電源,認為只要電子負載有CV負載就可以測試,這樣是有誤區的，需要用LED電子負載來測試LED電源.原因如下:1. 大部分的電子負載的線路設計都非常相似,都無法真正模擬LED V-I特性曲線中的非線性現象,也可能會因為內部阻抗效應而產生過壓或過流保護.無法真實模擬LED為負載的情況.用普通的電子負載測試LED驅動是不正確的.設定CR或CV mode, 只能測試穩態操作點對於是否能正確開關機的動態過程，無法驗證，也無法模擬不同特性LED的狀況。2.一般E-load內部阻抗效應, 可能導致LED driver 開機OCP或OVP.3.一般E-load反應速度太慢, 無法進行LED driver的PWM調光測試(Dimming)4.一般的電子負載無法設定 電阻系數: 因為每顆LED燈珠的電阻系數是不一樣的,所以用普通的電子負載是無法真正測試的.如果您還正在使用普通的電子負載測試LED驅動電源的話,你可以用普通的電子負載帶載測試一下PF值,再用LED燈帶一下,對比一下其兩者PF值是否一樣的.當然,市面還有可以真正模擬LED燈的電子負載.深圳大偉興科技科技供應的chroma電子負載*的LED模式，真實模擬LED帶載，被俗稱LED電源電子負載。

 其實在LED電子負載誕生之前，大家通常都是使用真實的LED或者傳統的電子負載來對LED驅動電源進行測試，但是這兩種方式都有其弊端，簡單總結如下：

 
1、使用真實的LED
1）LED驅動電源的產品規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，測試的時候需要改變LED的數量，這樣測試起來是非常不方便的。
2）LED光衰特性會隨時間改變，同一顆LED在不同時刻其負載特性就會有差異，測試無法得到一致的結果。
3）不同廠商的LED，甚至同一廠商不同批次的LED，其負載特性可能都有差異，測試的時候需要用到各式各樣的LED來驗證驅動電源在不同特性的負載下都能正常工作，這樣實際操作起來也是非常困難的。
4）LED 燈條中如果有一顆LED損壞，在測試過程中往往也很難被馬上察覺，這樣就會造成錯誤的測試結果。
5）LED發出的光是非常刺眼的，對測試人員來說這樣的測試環境也是非常惡劣的。
 
2、使用傳統的電子負載
1）傳統的電子負載不能模擬真實LED的非線性負載特性。
2）LED通常是使用恒流源來驅動。如果使用傳統的電子負載，我們使用的會是CR模式或者CV模式，而這兩種測試模式，都只能測試穩態操作點的工作特性，卻無法驗證驅動電源能否正確開關機的動態過程。
3）傳統電子負載的內部阻抗效應, 可能導致LED驅動電源開機出現OCP或OVP，從而無法正常開機。
4）傳統的電子負載響應速度太慢，無法滿足LED驅動電源的PWM調光測試；
 
       為了得到準確、一致的測試結果，在LED驅動電源的測試過程中，LED電子負載的使用就變得非常重要。Chroma公司在業界創造性地推出了LED電子負載，這款負載能夠真實地模擬出LED的非線性負載特性，可以避免上面描述中可能出現的各種問題。
 
       下面我們來看一下它的基本原理。
    
       參數定義： 
       Vo： LED操作點電壓
       Io： LED操作點電流
       VF： LED正向導通電壓
       Rd： LED操作點電阻
 
       根據上述定義的四個參數以及LED的I-V特性曲線模型可以得到等式：
        （1）
       理論上我們只要在LED電子負載的控制界面中設定Vo，Io，VF，Rd這四個參數就可以真實模擬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定這四個參數，尤其是VF和Rd，會隨著LED串并聯數量的改變而改變，每次都需要經過計算才能得到，這樣就對測試人員有了更高的技術要求而且參數設置起來也非常繁瑣。我們希望找到LED某些固有的特性能夠幫助簡化參數，從而讓我們的設定變得簡單，請接著看下邊的推導。
       假設，代入（1）
       
       
       令, 則
       （2）
       由等式（2），我們可以得出一個結論：LED負載的操作點電阻Rd和Vo/Io成正比，兩者之比為系數Coeff.，針對同一款LED，Coeff.是一個特定的常數，它不會隨著LED串并聯數量的不同而改變。
       通過對等式（1）進行上述的變換和的簡化后，我們發現其實只需要設定Vo，Io和Coeff.三個參數LED電子負載即可模擬出LED的非線性負載特性，這樣就避免了因為需要設定VF和Rd所帶來的實際操作上的困難。對特定的LED來說，Coeff.是一個常數，如何得到Coeff.就變成了zui重要的問題。下邊列舉幾種常用的方法：
 
1）通過LED產品規格書中的I-V 曲線圖來推算Coeff.;

Vo=36.5V, Io=350mA
 

       將等式（2）代入等式（1），可以得到：
        （3）
2）使用示波器捕獲LED驅動電源真實的開機波形，測量可以得到Vo和VF（VF就是電流導通點的電壓值），代入（3），算出Coeff.。

 
   
                  
3）驅動電源穩定輸出時，電流紋波是由電壓紋波對LED的等效阻抗Rd作用而產生的。     

       使用示波器捕獲LED驅動電源穩定輸出時的電壓和電流波形，測量出電壓紋波和電流紋波值，代入上式，算出Coeff.。

Vo=50V，Io=150mA, Vripple=2.02V(Peak-Peak), Iripple=50mA(Peak-Peak)

 
4）如果LED驅動電源所驅動的負載是已知的或者能夠確定的場合，我們可以采用上述三種方法來得到Coeff.。但是絕大部分的情況下，驅動電源研發工程師都不知道LED負載的具體特性，所以在測試時，我們通常建議Coeff.設置在0.1~0.2之間。
 
       在此，我們推薦兩款高性價比的LED電子負載63110A和63113A，它們在功能上*相同，差別在于輸入電壓、電流和功率的不同。63110A有兩個輸入通道，單個通道zui大功率100W，電壓范圍0~500V，電流有0~0.6A和0~2A兩個檔位。63113A則是單通道的電子負載，zui大功率300W，電壓范圍0~300V，電流有0~和0~20A兩個檔位。如果單臺功率不夠，可以通過多臺負載并聯來增大功率，當然這兩款負載都需要搭配電子負載機框6312A或者6314A才能使用。

現在,還有大部分工程師用普通的電子負載測試LED電源,認為只要電子負載有CV負載就可以測試,這樣是有誤區的，需要用LED電子負載來測試LED電源.原因如下:1. 大部分的電子負載的線路設計都非常相似,都無法真正模擬LED V-I特性曲線中的非線性現象,也可能會因為內部阻抗效應而產生過壓或過流保護.無法真實模擬LED為負載的情況.用普通的電子負載測試LED驅動是不正確的.設定CR或CV mode, 只能測試穩態操作點對於是否能正確開關機的動態過程，無法驗證，也無法模擬不同特性LED的狀況。2.一般E-load內部阻抗效應, 可能導致LED driver 開機OCP或OVP.3.一般E-load反應速度太慢, 無法進行LED driver的PWM調光測試(Dimming)4.一般的電子負載無法設定 電阻系數: 因為每顆LED燈珠的電阻系數是不一樣的,所以用普通的電子負載是無法真正測試的.如果您還正在使用普通的電子負載測試LED驅動電源的話,你可以用普通的電子負載帶載測試一下PF值,再用LED燈帶一下,對比一下其兩者PF值是否一樣的.當然,市面還有可以真正模擬LED燈的電子負載.深圳大偉興科技科技供應的chroma電子負載*的LED模式，真實模擬LED帶載，被俗稱LED電源電子負載。

 其實在LED電子負載誕生之前，大家通常都是使用真實的LED或者傳統的電子負載來對LED驅動電源進行測試，但是這兩種方式都有其弊端，簡單總結如下：

 
1、使用真實的LED
1）LED驅動電源的產品規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，測試的時候需要改變LED的數量，這樣測試起來是非常不方便的。
2）LED光衰特性會隨時間改變，同一顆LED在不同時刻其負載特性就會有差異，測試無法得到一致的結果。
3）不同廠商的LED，甚至同一廠商不同批次的LED，其負載特性可能都有差異，測試的時候需要用到各式各樣的LED來驗證驅動電源在不同特性的負載下都能正常工作，這樣實際操作起來也是非常困難的。
4）LED 燈條中如果有一顆LED損壞，在測試過程中往往也很難被馬上察覺，這樣就會造成錯誤的測試結果。
5）LED發出的光是非常刺眼的，對測試人員來說這樣的測試環境也是非常惡劣的。
 
2、使用傳統的電子負載
1）傳統的電子負載不能模擬真實LED的非線性負載特性。
2）LED通常是使用恒流源來驅動。如果使用傳統的電子負載，我們使用的會是CR模式或者CV模式，而這兩種測試模式，都只能測試穩態操作點的工作特性，卻無法驗證驅動電源能否正確開關機的動態過程。
3）傳統電子負載的內部阻抗效應, 可能導致LED驅動電源開機出現OCP或OVP，從而無法正常開機。
4）傳統的電子負載響應速度太慢，無法滿足LED驅動電源的PWM調光測試；
 
       為了得到準確、一致的測試結果，在LED驅動電源的測試過程中，LED電子負載的使用就變得非常重要。Chroma公司在業界創造性地推出了LED電子負載，這款負載能夠真實地模擬出LED的非線性負載特性，可以避免上面描述中可能出現的各種問題。
 
       下面我們來看一下它的基本原理。
    
       參數定義： 
       Vo： LED操作點電壓
       Io： LED操作點電流
       VF： LED正向導通電壓
       Rd： LED操作點電阻
 
       根據上述定義的四個參數以及LED的I-V特性曲線模型可以得到等式：
        （1）
       理論上我們只要在LED電子負載的控制界面中設定Vo，Io，VF，Rd這四個參數就可以真實模擬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定這四個參數，尤其是VF和Rd，會隨著LED串并聯數量的改變而改變，每次都需要經過計算才能得到，這樣就對測試人員有了更高的技術要求而且參數設置起來也非常繁瑣。我們希望找到LED某些固有的特性能夠幫助簡化參數，從而讓我們的設定變得簡單，請接著看下邊的推導。
       假設，代入（1）
       
       
       令, 則
       （2）
       由等式（2），我們可以得出一個結論：LED負載的操作點電阻Rd和Vo/Io成正比，兩者之比為系數Coeff.，針對同一款LED，Coeff.是一個特定的常數，它不會隨著LED串并聯數量的不同而改變。
       通過對等式（1）進行上述的變換和的簡化后，我們發現其實只需要設定Vo，Io和Coeff.三個參數LED電子負載即可模擬出LED的非線性負載特性，這樣就避免了因為需要設定VF和Rd所帶來的實際操作上的困難。對特定的LED來說，Coeff.是一個常數，如何得到Coeff.就變成了zui重要的問題。下邊列舉幾種常用的方法：
 
1）通過LED產品規格書中的I-V 曲線圖來推算Coeff.;

Vo=36.5V, Io=350mA
 

       將等式（2）代入等式（1），可以得到：
        （3）
2）使用示波器捕獲LED驅動電源真實的開機波形，測量可以得到Vo和VF（VF就是電流導通點的電壓值），代入（3），算出Coeff.。

 
   
                  
3）驅動電源穩定輸出時，電流紋波是由電壓紋波對LED的等效阻抗Rd作用而產生的。     

       使用示波器捕獲LED驅動電源穩定輸出時的電壓和電流波形，測量出電壓紋波和電流紋波值，代入上式，算出Coeff.。

Vo=50V，Io=150mA, Vripple=2.02V(Peak-Peak), Iripple=50mA(Peak-Peak)

 
4）如果LED驅動電源所驅動的負載是已知的或者能夠確定的場合，我們可以采用上述三種方法來得到Coeff.。但是絕大部分的情況下，驅動電源研發工程師都不知道LED負載的具體特性，所以在測試時，我們通常建議Coeff.設置在0.1~0.2之間。
 
       在此，我們推薦兩款高性價比的LED電子負載63110A和63113A，它們在功能上*相同，差別在于輸入電壓、電流和功率的不同。63110A有兩個輸入通道，單個通道zui大功率100W，電壓范圍0~500V，電流有0~0.6A和0~2A兩個檔位。63113A則是單通道的電子負載，zui大功率300W，電壓范圍0~300V，電流有0~和0~20A兩個檔位。如果單臺功率不夠，可以通過多臺負載并聯來增大功率，當然這兩款負載都需要搭配電子負載機框6312A或者6314A才能使用。