日圖課堂|華儀6700系列交流電源在LED燈具上的應(yīng)用

 概述

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，LED (Light Emitting Diode) 性能大幅提高，相較于傳統(tǒng)燈泡，LED 能提供更高的光通量，減少更多能源消耗。讓各國大力推廣，從汽車、家庭照明到工商業(yè)使用，乃至政府用于交通規(guī)劃等。隨著 LED 使用量遽增，LED 所消耗的瓦數(shù)成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的項(xiàng)目，其中能源之星 Energy Star，屬于美國環(huán)保(Environmental Protection Agency, EPA) 及美國* (United States Department of Energy, DOE)共同制定的標(biāo)示規(guī)范，為了保護(hù)氣候，強(qiáng)制要求提高工商業(yè)能源使用率，產(chǎn)品若不符合能源之星的標(biāo)準(zhǔn)，不得銷售至美國。故能源的使用，除了本身產(chǎn)品的效率外，待機(jī)功率消耗也成為重要的議題。

應(yīng)用需求

燈具之待機(jī)功率在標(biāo)準(zhǔn)中的定義，是當(dāng)燈具直接與市電連結(jié)，即使有些 LED 燈源并沒有被開啟，也會(huì)有微量的能源消耗。根據(jù)消耗的方式，訂出下列模式：

1.    執(zhí)行模式(Active mode)

2.    關(guān)閉模式(Off mode)

3.    待機(jī)模式(Standby mode)

其中待機(jī)模式的消耗功率zui為重要，待機(jī)定義為即使開關(guān)為 OFF 狀態(tài)，不產(chǎn)生任何光源，但因燈具有感應(yīng)器、連網(wǎng)等智慧功能，而仍有微量的消耗。假如一顆 7W 的燈、待機(jī)消耗 0.5W，一天開啟 10 小時(shí)，一年開 300 天，其消耗電力計(jì)算如下：

7/1000*10*300=21 (kw-hr)

待機(jī)時(shí)數(shù)：365*24-300*10=5760

待機(jī)消耗瓦數(shù)：0.5/1000*5760=2.88 (kw-hr)

計(jì)算后，整年度 LED 待機(jī)功耗占全部消耗電量的12%，若未來 LED 點(diǎn)亮?xí)r消耗瓦數(shù)越來越小，待機(jī)所消耗的瓦數(shù)比重就越來越重。為了不讓一開始節(jié)省能源的本意背道而馳，能源之星訂出各種 LED 出廠時(shí)待機(jī)功耗必須小于等于 0.5W，而后隨著技術(shù)成熟，加州能源委員會(huì)（CEC）提出于 2019 年后，LED燈具待機(jī)功率必須要小于 0.2W，比起能源之星的要求嚴(yán)格許多。為了讓所有製造商能有共同的測試基準(zhǔn)，于 IEC 62301 法規(guī)中，訂定出測試待機(jī)功率時(shí)所需的基本設(shè)備及測試方法。電力是 LED 燈具運(yùn)作的*要素，浮動(dòng)的輸入電源會(huì)導(dǎo)致量測值偏差，因此在測量待機(jī)功率之前，要先確認(rèn)設(shè)備是否符合下列要求：

1.    電壓：依各國額定電壓的±1%以內(nèi)

2.    頻率：依各國額定頻率的±1%以內(nèi)

3.    供應(yīng)電源在提供被測物測試時(shí)，總電壓諧波成分不可超過 2%(至(含)第 13 次諧波)，

4.    輸出電壓的波峰因數(shù)要在 1.34-1.49 之間。

LED 燈具待機(jī)功率量測配置如下圖：

解決方案

若要將 LED 燈具銷售至不同國家，雖然可以用自藕變壓器調(diào)整電壓，但可以很明顯地從 Power Meter 看到電壓持續(xù)浮動(dòng)；而穩(wěn)壓器可以達(dá)到穩(wěn)定電壓，卻無法調(diào)變頻率。在需要自由調(diào)整電壓、頻率的情況下，華儀電子 6700 系列線性的交流電源 (Linear AC Source) 可提供電壓 0-300V (選購 0-600V)、頻率 45-500Hz 的變壓變頻需求，同時(shí)具有方便的記憶組(Memory)，可以依照下表各國常態(tài)電壓、頻率進(jìn)行快速切換：    

6700 系列電源採用線性放大式的硬體架構(gòu)，輸出漣波、雜訊以及諧波失真皆比切換式電源小，規(guī)格符合    LED 測試設(shè)備之要求。而在待機(jī)功率量測時(shí)， 6700 功率量測解析度可達(dá) 0.01W，可以避免讀值只顯示 0.2W，卻不知道是 0.21W 還是 0.19W 的問題； 6700 內(nèi)建瓦數(shù)上下限判定功能，在生產(chǎn)端可直接設(shè)定功率上限，可避免因操作人員在長期工作疲勞而做出錯(cuò)誤判定，導(dǎo)致不良品出貨，進(jìn)而有產(chǎn)品回收的風(fēng)險(xiǎn)。

案例

LED 燈具廠商競爭激烈，使得 LED 燈具品質(zhì)成為zui重要的比較項(xiàng)目。在大量生產(chǎn)的過程中，從單板到成品，皆必須通電進(jìn)行點(diǎn)亮測試。追求高品質(zhì)的廠商，更在通電同時(shí)會(huì)注意每一個(gè) LED 產(chǎn)品的功率。為了確保消耗功率都在規(guī)范內(nèi)，應(yīng)在每一條線配置一臺(tái)符合規(guī)格的高品質(zhì)交流電源，使所有產(chǎn)品都能在共同的基準(zhǔn)下量測，有效判定不良品。

結(jié)論

LED 燈具不僅要銷售國內(nèi)，更要佈局，依據(jù)銷售國家的不同需求，快速調(diào)變測試電源，才能提高產(chǎn)品品質(zhì)及效率。6700 系列交流電源是 LED 燈具生產(chǎn)線的較好解決方案，除了供應(yīng)穩(wěn)定乾淨(jìng)的電源， 6700 交流電源也能同時(shí)符合待機(jī)功率 0.01W 解析度的量測要求，生產(chǎn)線無需另外購買功率表 (Power Meter)，以一臺(tái)儀器解決穩(wěn)定供電、快速量測的需求。