LED Driver 测试说明

1.  LED 的负载特性

1.1 图 1 LED 的等效电路为图 2 的电阻 Rd 与串联电压 Vd，特性曲线如图 3 所示，当 LED 两端的电压大于 LED 等效串联电压 Vd 后，流经 LED 的电流 Io 为（V-Vd） / Rd （即为等效电阻 Rd）。

 


1.2 当 LED driver 为定电流源时，流过 LED 于 LED 端的电压为 Vd +（I‧Rd）= Vo，实际上 Vd 为负温度系数（-2mV/℃ ～ -4mV/℃），即 Vd 会随温度上升而降低，导致 Vo 会随温度上升而降低。

1.3 为 LED driver 定电流源 Io 有涟波时，则 LED 端电压亦会产生 Io‧ Rd 的涟波电压． （一般为高的三角波）。



1.4 多个 LED 串联，多个 LED 串联可增加输出亮度，Vd 及Rd 均会依串接的倍数增加。图 4 为 3 个 LED 串联，其等效电路如图 5 所示，图 6 为简化的等效电路，图 7 为对应的特性曲线。




1.5 多个 LED 串并联：多个 LED 串并联可更增加输出亮度，Vd 会依串接的倍数增加，Rd 则依串并的结果，图 8 为两串各 3 个 LED 的并联，其等效电路如图 9 所示，简化的等效电路如图 10，最简化的等效电路如图 11，其特性曲线如图 12 所示。




2. LED 负载与电子负载：

以下说明实际 LED 负载与电子负载测试时，其中电子负载在 CR、CV、LED mode 的差异

2.1 实际 LED 负载（3W / 3.85V / 700mA LED 串 10 个）




2.2 电子负载：

由于实际 LED driver 所连接的 LED 会依厂牌、规格、串接、并接等各种状况而有不同的负载，若逐一测试则需花费高昂的测试成本，使用电子负载来模拟各种不同 LED 的组合来测试，可达到快速又低廉的成本。


2.2.1 CR mode；设定 R= Vo/Io, 38.5/0.7 = 55Ω



2.2.2 CV mode；setting CV mode, V=Vo



2.3 LED mode；LED 模式为模拟等效电路图（2） 的LED，整合上述的CR mode + CV mode而成，3340F系列 LED mode 需设定 Vd 与 Rd，此时电流波形与 2.1 实际 LED 负载相同。





3 如何设定 LED mode 负载的参数，Vd、Rd、Vo 等。

知道负载所使用的 LED 厂牌、型号、规格，再依据特定 LED 的特性来设定。
不知道负载所使用的 LED 厂牌、型号、规格为何→依据一般 LED Driver 规格来设定，Vo = LED Drive 的输出电压规格，Vd 则为 Vo 的 70~90%（可先设定为 80%），Rd =（Vo-Vd）/ Io，Io 即为 LED Driver 的输出电流规格。
 

3.1  厂牌：LUXEON Rebel（Philips） 的 LED 规格说明 




3.1.1 依 LED 规格表找出 Vo, 即上表的 Vf（Forward Voltage），一般 LED 厂商规格表上标示的Vf（Forward Voltage）并非 LED 特性曲线中的顺向偏压电压点，而是 LED 的输出电压点 Vo。



3.1.2 依特性曲线图，如上图蓝色线条描绘出顺向导通电压点 Vd, Vd = 3.05V


3.2 厂牌：CREE 的 LED 的规格说明（XLamp-L）




3.2.1 如何設定 3340F 系列 Vo, Vd, Rd, No





如上图先选择 LED mode

按下“PRES”键设定 LED 串联或者串并联数量（初始值为 1, 一般来说 LED Driver 输出规格都已经直接列出 Vo最终数值，故一般来说设定在 1即可） 。


3340faq-17.jpg


再按 “ PRES ” 键设定 Vo。

依 CREE LED 规格设定 Vo = 25.000V


3340faq-18.jpg


再按 “ PRES ” 键设定 Vd。

依 CREE LED 特性曲限设定 Vd = 22.500V


3340faq-19.jpg


再按 “ PRES ” 键设定 Rd。

依 ( Vo-Vd ) / Io 设定 Rd = 16.666Ω


3340faq-20.jpg


按下 ”LOAD” 按键开始准备吃载。

待测物接上负载端子后，再开启待测物电源 (LED Driver 为定电流源时无法空载开机)。


3340faq-21.jpg


3.3 Vo & Io 设定与实际输出 

3.3.1 3340F 系列 LED mode 负载依据使用者设定 Vo，Io 及 Rd 来模拟出如图(3)之 LED 特性曲线，所以并不是 LED 实际的拉载值。 

3.3.2 因为 Io 是由 LED Driver 所提供，若实际输出电流与设定值有误差时，相对地 Vo 值也会不一样。例如 Io 设定为 150mA，实际 LED Driver 输出 140mA，那么实际 Vo 值也就会偏低。不能用一般电子负载的 CV 或 CC mode 的观念来看 Vo 及 Io 值。若以输出电压 Vo 实际测试值来看会认为没有依照 Vo 设定输出，其实这是 LED Driver 的输出电流不正确了。 (这可以用3340F 系列的电流表读值或使用实际 LED Lamp +电流表来验证)
 

4. LED Driver 的短路测试  

4.1 输出为定电流的 LED Driver 无法用一般 E-Load 进行短路测试 

4.2 3340F 系列 LED mode Load 提供一 12V 电源及 Short Relay output 介面来控制外部 12V 继电器进行短路测试。 



5. LED Driver 的调光测试

LED Driver 调光装置大致分为 TRIAC dimming 和 PWM dimming 2 种，一般 E-Load 反应速度太慢，无法进行 LED Driver 的调光测试(Dimming test)，3340F 系列 LED mode Load 提高频宽(100KHz 以上)改善反应速度。
 
5.1 TRIAC dimming 为使用 TRIAC 调光器（目前市面上已使用多年的白炽灯泡调光器，使用 TRIAC 来调整电压相位，达到调整白炽灯泡的亮度），LED Driver 的输入连接于调光器时，可以依 TRIAC 调光器的电压相位变化，调整 LED Driver 的输出电流达到调整 LED 灯的亮度。

5.2 PWM dimming 模式的调光测试，必须提供一控制讯号到 LED Driver 的调光控制输入端做 LED Driver 的调光测试，故 LED Driver 测试系统必须增加一控制讯号来做调光测试，3340F 系列LED mode Load 则提供了一 DIM Ctrl O/P 电压讯号（可调整电压准位 0~10V, Duty Cycle 0.01~0.99(1~99%), Frequency DC, 10Hz~1KHz）以模组来达到系统的功能。



6. 如何判别 LED driver 为 PASS，FAIL LED driver 的等效电路如图，其中误差如下
 
 

6.1  LED driver 的电流源 (Io) 误差。

6.2 不同厂牌、规格的 LED 有不同的 Vd, Rd。



6.3 不同数量的 LED 串接，例 3 个 LED、 5 个 LED 串接负载，其 Rd, Vd 会随之变化。
 
6.4 
温度变化时 Vd 会随温度升高而降低 -2 mV/℃ ～ - 4mV/℃，Rd 亦有温度系数，因此测试时需综合以上的因素。
故测试 LED driver 时，设定不同的 Rd, Vd 会有不同的 Vo，(Vo = Io‧Rd+Vd)，并不像一般的定电压输出的 Power Supply，用 CC 测试时，其输出电压／电流有一般规格(如 5%) 亦不像一般的定电流输出的 Charger，用 CV 测试时，其输出电压／电流有一般的规格)，LED driver 输出的 Vo 会随Vd, Rd 的设定而有相对应之变化。

6.5 故一般的判别项目有 Vo, Io, 短路时的电压及 PWM 调光功能等。


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