LED驅(qū)動器的可靠性和電磁兼容性測試方案（一）

一 　引言

　　隨著人類科技的不斷發(fā)展，我們星球的夜晚變得越來越明亮，越來越絢爛，在這些變化的背后，是不斷發(fā)展的照明技術(shù)。在照明技術(shù)的開發(fā)及制造中使用的電子系統(tǒng)和元器件改變了照明設(shè)備及系統(tǒng)的未來。縱觀照明技術(shù)的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了四個時代的跨越式變遷，并得到了長足的發(fā)展。早期具有代表性的是它通過二極管和晶體管對交流電進行整流，隨后發(fā)展為內(nèi)置直流逆變產(chǎn)生高頻交流，高效驅(qū)動T8燈具的電子熒光燈照明鎮(zhèn)流器。如今，設(shè)計者已不再僅僅設(shè)計電子鎮(zhèn)流器， 而致力于AC-DC智能變換器的設(shè)計，有些內(nèi)部還含基于微處理器構(gòu)成的用以照明控制和調(diào)光的復(fù)雜控制系統(tǒng)。

　　設(shè)計者們給發(fā)光二極管—LED和陣列作光源設(shè)計的供電電源，稱之為LED電子驅(qū)動器。對于LED照明器件和系統(tǒng)而言，LED光源本身就是其電子封裝 組成的一部分。這種給LED陣列提供能源并對其進行控制的電子驅(qū)動器，LED陣列的規(guī)模少則由十幾個、幾十個，多則上百個甚至更多的發(fā)光二極管組成。這種 動態(tài)的光源驅(qū)動器設(shè)計復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原先各種氣體放電輝光管鎮(zhèn)流器。這個全新的領(lǐng)域，給LED照明器件及系統(tǒng)設(shè)計者和制造廠商帶來了新的挑戰(zhàn)。輝光放電管鎮(zhèn)流器設(shè)計只需關(guān)注鎮(zhèn)流器內(nèi)部的電子組件設(shè)計是否合理、可行。而LED照明器件及系統(tǒng)設(shè)計則必須額外考慮LED光源的問題。設(shè)計者必須考慮驅(qū)動器會給由 若干LED芯片組成的陣列與其他電子元器件串、并或混聯(lián)構(gòu)成的電路模塊帶來各種干擾。

　　二　電源系統(tǒng)的兼容性

　　向LED或LED陣列提供電功率是LED照明器件與系統(tǒng)從設(shè)計到實施，以及保證終端用戶都可靠的工作狀態(tài)，并與供電源系統(tǒng)有良好兼容性必須考慮的重 要問題。電源系統(tǒng)包括了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N電氣基礎(chǔ)設(shè)施和市電電網(wǎng)公共設(shè)施。

　　研究表明，通常情況下，用戶具備并操作的電源設(shè)備通常會存在種種不太合理的連線或者接地處理錯誤。當(dāng)外部公共電源設(shè)施發(fā)生普遍電流干擾時，不合理甚 至錯誤的連線或接地處理會加劇干擾的程度，增加用戶電子照明器件的損壞幾率，嚴(yán)重時還會造成器件的永久性破壞。LED照明器件和系統(tǒng)必須具有能在日常電氣 環(huán)境下正常工作的能力。典型的日常電氣環(huán)境包括室內(nèi)外照明、商場和工廠等建筑內(nèi)外的照明設(shè)施以及市政電線桿上的LED路燈、探照燈等。

　　電氣照明已經(jīng)成為人們白天及黑夜生活必不可少的一部分。當(dāng)照明器件及系統(tǒng)意外失效時，商業(yè)運作、生產(chǎn)作業(yè)和日常生活都會被迫終止，如果一段時間內(nèi)照 明不能恢復(fù)，人們會感到極為不便甚至不知所措。造成電氣意外故障的原因有很多種，包括雷擊、交通事故破壞電線桿、建設(shè)施工工人破壞地下供電設(shè)施，甚至是動 物爬到供電變壓器及高壓電纜上所帶來的影響，這些都在日常生活中并不偶然發(fā)生的事例了。諸如此類的事故，都會造成供電系統(tǒng)暫時性的故障，使得照明器件及系 統(tǒng)遭受電氣干擾，嚴(yán)重的還存在中斷的困擾。

　　目前全世界范圍內(nèi)能源問題得到了廣泛的關(guān)注，提高能效以及節(jié)約能源對于凈化我們的星球和建設(shè)綠色社會環(huán)境是極其重要的。如今，照明約占電網(wǎng)總負(fù)荷的 23%，人們都把目標(biāo)制定在發(fā)展和使用高效的，能夠在用電高峰時段減少負(fù)荷量的電子照明器件上。當(dāng)然，如果照明器件在沒有達到預(yù)期使用壽命之前就失效或完 全不能發(fā)光了，那么所有提高能效以及節(jié)約能源的初衷就變得毫無意義。

　　綜上所述，自然引出了關(guān)于討論LED照明器件和系統(tǒng)的可靠性及兼容性相關(guān)的重要問題。

　　三　LED照明器件及系統(tǒng)的可靠性

　　首先，什么是可靠性？其定義為——產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的操作機器、工程裝備、交通 工具和各類探索儀器的設(shè)計越來越復(fù)雜，功能越來越完善，因此這些電子、電氣產(chǎn)品的性能優(yōu)劣變得越來越明顯。于此同時，這些機器和設(shè)備等的可靠性漸漸受到了 人們廣泛的重視，這種可靠性就被稱為系統(tǒng)可靠性?？煽啃缘闹笜?biāo)要求是隨著系統(tǒng)越復(fù)雜而更高的，如果可靠性達不到系統(tǒng)指標(biāo)的要求，則系統(tǒng)出故障的可能性愈 大、造成的損失也愈大。這些損失包括經(jīng)濟上、信譽上，甚至是造成生命安全或更嚴(yán)重的災(zāi)難性等后果。譬如汽車的制動系統(tǒng)的不可靠或工作失誤可導(dǎo)致剎車失靈， 很有可能造成重大損失甚至生命危險；重大的投票選舉時，如果采用計算機系統(tǒng)統(tǒng)計，若此時系統(tǒng)失效而打亂了統(tǒng)計結(jié)果，后果將不堪設(shè)想。因此，可以說系統(tǒng)可靠 性概念的引入，對電子產(chǎn)品有著重大的意義。

　　提高系統(tǒng)的可靠性，一方面要提高構(gòu)成系統(tǒng)的各元件本身的可靠性，如：要提高汽車制動的可靠性，首先要提高剎車位、控制系統(tǒng)等的可靠性。另一方面還要 提高系統(tǒng)承受誤操作的可靠性。