LED燈具與我們的生活息息相關,它具備低功耗、長壽命等優點,但也存在一些需要注意的問題,比如電源諧波對LED的影響,今天我們一起看一下LED的工作原理和諧波測試。

LED燈具組成和工作原理

LED燈在生活中已經隨處可見,大家一定不陌生,例如舞臺燈、車燈、路燈、礦燈、檯燈等。LED燈具組成一般可以分爲:LED燈珠、LED透鏡、燈板、電源驅動器、燈體(外殼),有些大功率應用場合,需要多組LED燈組合時,還會有分控器。在這些組成部件當中LED燈珠和LED電源驅動器是必不可少的核心部件。沒有LED燈珠就不可能帶來光源,那LED電源驅動器爲什麼必不可少呢?

爲什麼LED燈必須要配電源驅動器呢?LED全稱發光二極管,既然是二極管,LED就具備與二極管一樣的伏安特性。我們來看一個典型的二極管伏安特性圖。

如圖所示,我們可以看到當LED正向供電時,一旦電壓超過導通電壓,電流會隨着電壓增大而快速變大,這也說明了LED正向導通電阻很小。所以如果我們採用電壓供電,則必須保證供電電壓非常穩定,否則一旦電壓的微小變化,都有可能導致電流突變而燒燬LED。所以LED的驅動需要專用的電源驅動器,而當前使用最多的方式就是恆流驅動,當然也有部分恆壓驅動的方式。

LED電源驅動器的原理圖如下圖所示,輸入信號一般有交流、低壓直流、高壓直流等,不同信號前端整流、濾波電路會有所不同;中間通過PWM信號控制開關器件進而控制隔離變壓器產生副邊信號;後端通過整流器和反饋迴路實現穩定的DC輸出,DC輸出根據恆壓、恆流不同而調整整流器和濾波電路。

LED諧波測試的必要性

從上面分析我們知道LED燈一般採用恆流驅動,而恆流源的製作就需要用到開關器件,而在實際研發過程中爲了降低低壓直流電流在各種輸送環節耗損,大功率LED產品往往由多個小功率單元組成,採用分佈式的方式進行工作。而我們知道開關電路往往是產生諧波的源頭,開關信號的諧波含量非常高,其波形爲斷續的尖峯波。如果我們用的LED燈具功率小或者應用數量少,例如家用,往往就忽視了諧波的影響。但是如果在大量的LED燈具同時工作的情況下,其產生的諧波將不可忽視,如果不加以處理,可能對供電網造成污染,對同一電網內的其他設備產生不可預知的危害。

LED諧波測試方案

既然LED燈在使用的時候會產生諧波,那麼對諧波的測試就是必不可少的。市面上可以測試諧波的儀器有很多,如功率計、功率分析儀、電能質量分析儀,甚至示波器都可以測試諧波,那麼我們應該如何選擇呢?

通過上表對比,可知PA系列功率分析儀不僅具備最高0.01%的精度,而且具備5MHz帶寬,2MS/s的採樣速率,且可以分析最高500次諧波,具備FFT功能,非常適合用於LED等高頻諧波的精準分析。

LED諧波模擬方案

在LED燈以及LED電源驅動器研發過程中,不僅要測試諧波,也會有模擬諧波對電源驅動器的影響以及對LED燈具正常工作的影響的需求。

ZLG致遠電子PWR/PSA電源不僅可以輸出DC、AC、DC+AC信號,還可以自由編輯信號波形,且變頻範圍支持0.1Hz~10KHz,可以按照IEC標準對設備進行模擬輸出,用戶還可以編輯高達50次諧波,自定義各次諧波幅值,生成特定諧波波形。

LED行業是比較典型的需要諧波模擬和測試的場合,除LED行業以外,開關電源、變頻器、逆變器等用到開關器件的行業也都用類似的需求,ZLG致遠電子致力於爲電力電子行業提供完善的測試解決方案,解決您遇到的問題和困難。

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