LED控制装置标准中主要性能要求的

1、照明LED 的典型伏安特性曲线如图1 所示,LED 的正常工作区域是图中VF(0)-VF 段。从该工作段可以看出,要使LED 的工作稳定,最有效的办法是采用控制其工作电流的方法来实现LED 工作点的稳定,所以,对于单串的LED 模块,采用恒流源驱动或通过调整工作电流来实现调光是最可靠的首选方法。但是,如果采用恒压电路,再外加或利用LED 模块中的恒流电路,也能达到使LED 稳定工作的目的,此时,恒压电路和再外加或利用LED 模块中的恒流电路应该结合起来视作为一个LED 控制装置。因为LED 的热负阻特性,所以单纯的恒压电路(例如开关电源)是不能作为LED 驱动电路的。 图1 伏安特性

2、曲线 针对照明用LED 模块的特点,IEC 标准化组织发布了IEC 62384：2006 标准,全国照明电器标准化技术委员会也于2008 年完成了该标准的起草、报批稿,该报批稿不仅保留了IEC 62384 的全部内容,还增加了LED 控制装置的能效要求。本文就该报批稿的主要内容,介绍标准的条款设立的原委,对产品的要求及试验要求,供广大同行参考。 一、 输出电压和电流 1、 启动和连接要求 LED 控制装置内与输出端有关的储能电容,会在启动或连接LED 时,产生短时间的浪涌电压或浪涌电流,对这些浪涌电量不加以控制,可能造成LED 的寿命缩短或损坏,本条的考

3、核是为了保证控制装置在连接输出负载后再接通输入电源或连接输入电源后再接通LED 负载的短时间内,不造成LED 模块的短期超负荷运行。 试验按图2 要求连接。 图2 启动和连接过程的试验电路 试验步骤如下： 按LED 控制装置的标志连接上最小的LED 负载。对控制输出电压的控制装置,存在多组并联负载时,仅留下最小的一组负载。对于控制输出电流的控制装置,其输出回路中每串LED 的个数降到最小(可能就留一串中的一个LED)。 把数字存储示波器(div)的一个通道CH1 连接于电流取样电阻上(取样电阻R0.5,无感电阻),另一个通道CH2 连接于LED

4、 模块的电压取样端(上端)。示波器的接地端连接在电压/电流测量的公共端子上。把数字存储示波器设置在自动触发采样模式,记录时间2s。积分时段也设置为02s。 注意：示波器的测量探头不应采用差分隔离探头,否则无法采集到直流分量。 先闭合S2,把电源电压调整到额定值,再合上S1,此时示波器记录的有效值即为控制装置提供给LED 模块的启动电流和启动电压值,应不超过所配用的LED 模块额定值(电压和/或电流)的1.1 倍。同时,这一测量值也不得超过LED控制装置标称的最大输出电流或最大输出电压。 完成上述测量后,断开S1 和S2,等待15 分钟后先闭合S1,示波器的设置同上

5、,再闭合S2,此时示波器记录的有效值即为控制装置工作后再连接LED 模块时的连接电流和连接电压值,也不应超过所配用的LED 模块额定值(电流和/或电压)的1.1 倍。同时,这一测量值也不得超过LED 控制装置标称的最大输出电流或最大输出电压值。 注：上述测量中,示波器应设定在具有测量交流和直流(包括脉动直流)的状态,所测量的值应是包含直流(脉动直流)和交流分量,其积分后值应是真有效值(RMS)。 2、工作期间的电压和电流 在进行本条检验前,应对受试样品按标准5.2 和/或5.3 条进行分类,只有进行了正确的分类,才能对号入座地完成标准6.1.2 条并正确完成本章对

6、应的试验。对于LED 控制装置的设计,也必须先要按这一章要求进行输出特性的定位。可以按以下方法分类： 2.1 控制输出电压的LED 控制装置 LED 控制装置如果具有稳定的输出电压,则应在产品上标明“额定输出电压”,并且应相应标明“最大输出电流”或“最大输出功率”。此类LED 控制装置应该属于AC/DC 转换(包括开关式AC/DC 转换)的稳压电源。它的特性是在一定的负载电流范围内,输出电压几乎不变化。并且当电源电压在±10%的范围变化时,其输出电压几乎不变。即从控制装置的输出端看进去,具有很低的输出电阻。因为LED 具有较明显的“温度负阻特性”,即当LED 工作

7、时,随着PN结结温的升高,其PN 结的正向工作电压会呈线性下降,所以上述具有稳定输出电压的LED 控制装置,只适用于自身带有限流装置的LED 模块(最起码有一个电阻限流),否则对于功率较大的照明LED 是无法正常工作的。 图3 控制输出电压的LED 控制装置试验电路 LED 控制装置如果不具有稳定的输出电压,即当其负载在额定范围内变化时或者电源电压在额定值的±10%范围内变化时,输出电压会在一个范围内明显变动。此类LED 控制装置从输出端看进去,输出内阻抗比具有恒定电压输出式的LED 控制装置要高,但明显低于控制电流输出式的LED 控制装置。此类电路在连接LED

8、工作时可以用较小的限流阻抗能使LED 正常工作。此类LED 控制装置也应标注额定输出电压和最大输出电流。 控制输出电压的LED 控制装置最明显的特点是,在它的额定电压条件下,输出电路在轻负载(例如20%30%负载率)和满负载条件下,其输出电压变化不大(输出电压变化率一般不大于30%),但如果在每一单路额定输出回路中再多串一个LED 将不能正常工作。 试验线路如图3,对于具有稳定输出电压的控制装置,当输入电压在额定值的92%106%范围内变化时,输出电压变化与LED 模块的额定电压相比,偏差应不大于±10%,对于具有非稳定输出电压的控制装置,在额定的输入电压下,输出

9、电压应在所配合的LED 模块的额定电压的±10%范围内。 2.2 控制输出电流的LED 控制装置 控制输出电流的LED 控制装置,如果具有稳定的输出电流,即内部具有恒流源电路,应在产品上标注“额定输出电流”和“最高输出电压”。具有恒流特性的LED 控制装置的最大特征是,从输入端向里看,具有很高的输出阻抗,在其输出端连接上一组串联的LED,只要串联的LED 正向电压的累加值不超过其最高输出电压,在此范围内,多串几个LED 或少串几个LED 时,控制装置都能保持输出电流的恒定特性。从LED 的工作伏安特性来看,此类控制装置是最合适的,它不需要附加限流阻抗,可直接在输出

10、端连接LED 负载。 控制输出电流的LED 控制装置,如果不是有稳定的输出电流,即内部具有不够完善的恒流特性电路,例如内部采用电感或电容限流的电路。此类电路从输出端向里看的输出阻抗,低于具有恒定电流输出的控制装置,但明显高于控制输出电压型的控制装置。此类控制装置明显的特征是,只要输出端的LED 串联负载的正向工作电压累加电压值不高于控制装置的最高输出电压值,多串几个LED或少串几个LED 时,控制装置的输出电流的变化基本不超过30%,并且也能保证直接配合无附加限流阻抗的LED 正常工作。 控制输出电流的LED 控制装置的最明显特点是,当电源电流在±10%范围内变动

11、时,控制装置不需要附加的限流阻抗可直接保证合适的LED 负载正常工作。 试验电路见图4,对于具有稳定输出电流的LED 控制装置,当输入电压在92%106%范围内变化时,输出电流与配用的LED 额定工作电流相比,偏差不大于±10%。对于不具有稳定输出电流的LED 控制装置,当输入电压为额定值时,其输出电流与配用的LED 的工作电流相比,偏差应不大于10%。 图4 控制输出电流的LED 控制装置试验电路 3、容性负载的要求 LED 控制装置,除了按输出电压或电流来分类外,在性能方面,还具有两类情况,一类是仅具有单一驱动LED 的功能,另一类是除了具

12、有驱动LED 的功能外,还具有接收电脑控制信号端口和/或具有控制LED 变色、闪动、亮暗交替等功能,即LED 控制装置内本身具有设定的逻辑电路。 LED 控制装置的外接控制端口或输出端口,如果在开机或接通电路时,外接电路中具有电容器,由于电容接通时电容两端电压不能突变而可能产生的浪涌电流的特性,会明显干扰控制装置的正常工作,影响逻辑电路的运行,甚至使控制装置内的异常状态(过流或防短路)保护电路动作。从而使控制装置不能正常工作。本条款的设定就是要求LED 控制装置在接入容性负载或容性控制件时仍应保持良好的工作特性。 对于LED 控制装置,除了整体式(控制装置和LED 做成不可

13、拆开的一体式结构)并且能看清其负载不具有电容性特征外,其它的LED 控制装置即应通过本条试验。试验线路见图5。 图5 连接容性负载的启动过程和工作时连接容性负载过程试验 a 启动过程试验 先闭合S2,把电源电压调整到控制装置的额定值,再闭合S1,从功率计上读出相应的功率,以证明此状态下控制装置未转入保护状态。如果输入电压是一个范围,则应保证在该范围内试验时,控制装置能正常工作而不转入保护状态,否则为不符合。 b 工作过程试验 先开启S2,再闭合S1,在额定电压闭合S2,从功率计上应读出相应的功率,以证明此状态下控制装置未转入保护状态。如果输入电

14、压是一个范围,也应在这一范围内保证工作时连接容性负载不转入保护状态。否则为不符合。 4 、开关期间与工作期间的电压浪涌 考核要求待定。 5、线路总功率 本条是指电子控制装置和 LED 模块的组合体在额定电源电压下所消耗的总有功功率。该条款的设立主要是为了给安装使用单位提供必要的电参数,检测过程很方便,在额定电源电压下点亮灯并待其稳定5min 后,读出进线功率值,与标称值相比较,不大于110%标称值即判为合格。 值得注意的是电子控制装置进线侧电流一般谐波分量都比较大,而高次谐波电流并不是不做功,而是高次谐波电流在做功时功率因数较基波时更低,因此,

15、这里的功率表应该用能测低功率因数的功率表,并且该仪表的上限工作频率应达到谐波分量在1%的那次谐波的频率。这样才能保证测量的精度。一般此类功率计工作频率不应低于2.5kHz。 6、线路功率因数 对比较纯的正弦电源来说,功率因数应该用 cos 表示,但在谐波含量较大的场合,用电器的功率因数是各次谐波的综合反映。所以要用表示。的含义可用下面公式来表示： =P/S =P/UI (1) 这一定义式在灯的控制装置宣贯材料的第一章(GB19510.1/IEC61347-1)的“主要定义介绍”第5 条中已经推导过,最终可基本得出： 公式(1)中： P

16、电源供给镇流器和灯系统的有功功率。S电源供给镇流器和灯系统的视在功率。U电源电压I 电源电流 由于电子控制装置工作时,在与电源的连接导线中,既有基波电流和各次谐波的电流存在,又有控制装置向电源泄漏反馈的高频传导干扰电流存在(EMI),但从定义式看,构成功率因数关系式的两个基本量P 和S 都是电源供给控制装置与LED 模块组合件系统的有功功率和视在功率,并不包括电子控制装置反馈给电源的传导干扰成份。因此,在检测时,按IEC 61000-3-2 标准要求,在测量仪表与电子控制装置之间应按规定加有具有5KHz 带宽的低通滤波器或采用带有这种滤波功能的数字功率仪(例如横河WT2010 和WT3000 等),这样才能保证功率因数项目检测的合理性和准确性。(有关本条款的检测原理及详细要求请见灯的控制装置宣贯教材的第十九章IEC61000-3-2 标准要求及检测原理一文)。 电子控制装置从进线侧看,是属于非线性元件,因此得用来表示功率因数。该项目的设立也是为了给安装单位提供必须的电参数,以便于安装配电过程的设计。只要所用的功率