多通道电子负载在 LED 驱动源上的测试方案

摘要：低效率的 LED 驱动源影响了 LED 灯的整体节能效果。性能优良、高效率、高可靠性、长寿命的驱动是保证 LED 发光品质及整体性能的关键。因此，在 LED 驱动源的研发、生产线、质检部门都需要能够模拟 LED 的直流负载，艾德克斯 IT8700 多通道电子负载可以提供专业的 CR‐LED 功能，结合 IT7300、IT7600 交流源，可以对 LED 驱动源进行完整可靠的测试，大大提高测试效率。 

LED 灯由于其发光效率高、能耗小、寿命长的特性，广泛应用在消费电子市场（如LED 电视、手机）、汽车领域（LED 头灯、雾灯、转向灯、刹车灯）和公共服务（交通信号灯、路灯等）。目前也非常快速地渗透进了家庭和办公场所，逐渐取代了荧光灯和白炽灯。因爲家庭和办公市场是一个容量巨大的市场，因此吸引了众多投资者参与 LED行业。如何成为 LED 市场的领军者，除了需要关注 LED 本身的质量和成本，LED 驱动源也是 LED 供电的重要组成部分。 

LED 灯是电流控制的半导体装置，由很多 LED 串并联组成，用于提高其亮度。LED驱动源是直流输出的恒流源，用于将交流市电转换为直流电供 LED 发光。对于 LED 驱动源的测试，转换效率的测试非常重要，不仅减少能量以热能形式的浪费，还能降低温度，延长 LED 的使用寿命。目前 LED 驱动源的生产厂家的目标都是提高 LED 驱动源的效率，目前往往采用提高工作电压，降低工作电流的方法，此方法还能节约铜原料的使用。除了效率的考虑，LED 灯的耗能必须减少，根据环境做出亮度调节也是一种节约 LED 电能的好办法。因此，LED 驱动源必须是电流控制型，最好具备亮度调节功能。 

几乎所有的电源生产厂家都会投资生产 LED 驱动源，没有人愿意错过这个日渐发展壮大的市场，相比于传统的恒压电源，LED 驱动源没有固定的输出电压（在一定的范围内）。其输出电压是由 LED 的导通电压和导通电阻决定的，LED 的 I‐V 曲线不同于纯阻性、感性或容性负载，如图一所示，当加载电压小于导通电压 VF 时，几乎不导通，即没有电流产生，这种 LED 的特性对其驱动电源也提出了较为严格的要求。

通常，LED 驱动源的测试方法有几种：1、利用真实的 LED 灯测试；2、用电阻进行加载；3、使用电子负载的 CR 或 CV 模式加载。 

然而，这些测试方法都有其缺陷。就同图一所示，LED 有一个正向导通电压 VF，导通后有一等效阻值。如果使用电阻进行拉载，电阻的 I‐V 曲线无法模拟 LED 的 I‐V 曲线，这会导致 LED 驱动源无法启动。当客户使用电子负载进行拉载时，若是采用 CR 或 CV模式也只能模拟 LED 在稳定工作时的状态，而无法模拟开启过程或者 PWM 亮度调节特性。可能导致 LED 驱动源工作不正常或触发其保护环路。 

这样看来，好像只有使用真实的 LED 作为负载才能满足严格的测试要求。然而，由于实际 LED 驱动源需要供应不同品牌、不同规格、串并联情况各不同的 LED 灯，若逐一测试各种 LED 灯则需花费高昂的测试成本，加上 LED 产品的老化的考虑和实验的不可重复性，使得大规模的批量测试变得尤为不易。 

如果电子负载能够仿真各种不同 LED 的组合来测试，就可达到快速又低廉的成本。艾德克斯 IT8700 是一款高精度、多通道电子负载，每个机框可自由选择四个模组，如图二所示，其中 IT8733、IT8733B、IT8722 和 IT8723 模块还带有 CR‐LED 功能，可以模拟 LED 灯珠的 I‐V 特性，测试 LED 恒流驱动源。IT8722、IT8723、IT8722B 为双通道模组，因此，主机框结合扩展机框输入多达 16 个通道，极大提高了测试效率。多种规格及宽广的输入电压电流范围，灵活满足客户的不同需求。可以满足 LED 驱动源生产厂家的批量测试的需求。

艾德克斯另一款电子负载 IT8912E 具有更为专业的 CR‐LED 模式，采用硬件仿真 LED特性，响应速度更快，带宽更宽，并有 PWM 调光输出，对于带调光功能的 LED 驱动源则无需配置波形发生器，非常适合 LED 驱动源研发阶段的测试。

客户只需要打开负载的 CR‐LED 模式，通过 LED 稳定工作点的电压、电流计算出导通电压和串联电阻，如图三所示，设置负载的 CR 值和 Vd 值，即可模拟不同的 LED 待测物。

在 IT8912E 的 CR‐LED 模式中还需计算出 Coeff 系数，即回路中 Rd 上电压占总电压的比例，设置值范围在 0.08～1 之间，这个参数在仿真同一种类型的 LED 但串联的个数不同时就显得十分方便。

从图四可以看出，由于恒流源的电流纹波较大，当电子负载工作在 CR‐LED 模式时更符合真实 LED 带载的波形；而传统电子负载工作在 CV 模式下不能模拟真实的 LED 灯珠，容易产生振荡。 

在测试 LED 驱动源效率时，前端可以同时采用艾德克斯 IT7300、IT7600 系列交流电源输入，不仅内置高精度功率计，还能模拟电网波动、瞬断、并具有任意波形发生的功能。也可以采用 ITS9500 电源测试系统，此系统可以测试 DC‐DC、AC‐DC 等各种电源模块，自动测试项目高达四五十项，并具有完善的报警、数据记录、管理权限的设置等等。 

除了IT8700多通道电子负载以及IT8912E可以提供LED模拟功能，艾德克斯IT8500+、IT8800、IT8900 系列电子负载，均有 CR‐LED 模式，并提供了可编程操作和记录数据的功能，常常用于测试电源（模块）和电池，广泛应用于航空、航天、汽车电子、UPS 电源、太阳能、LED 照明等领域的测试。