LED的工作原理和谐波测试

LED灯具与我们的生活息息相关，它具备低功耗、长寿命等优点，但也存在一些需要注意的问题，比如电源谐波对LED的影响，今天我们一起看一下LED的工作原理和谐波测试。

  LED灯具组成和工作原理

LED灯在生活中已经随处可见，大家一定不陌生，例如舞台灯、车灯、路灯、矿灯、台灯等。LED灯具组成一般可以分为：LED灯珠、LED透镜、灯板、电源驱动器、灯体（外壳），有些大功率应用场合，需要多组LED灯组合时，还会有分控器。在这些组成部件当中LED灯珠和LED电源驱动器是必不可少的核心部件。没有LED灯珠就不可能带来光源，那LED电源驱动器为什么必不可少呢？

为什么LED灯必须要配电源驱动器呢？LED全称发光二极管，既然是二极管，LED就具备与二极管一样的伏安特性。我们来看一个典型的二极管伏安特性图。

如图所示，我们可以看到当LED正向供电时，一旦电压超过导通电压，电流会随着电压增大而快速变大，这也说明了LED正向导通电阻很小。所以如果我们采用电压供电，则必须保证供电电压非常稳定，否则一旦电压的微小变化，都有可能导致电流突变而烧毁LED。所以LED的驱动需要专用的电源驱动器，而当前使用最多的方式就是恒流驱动，当然也有部分恒压驱动的方式。

LED电源驱动器的原理图如下图所示，输入信号一般有交流、低压直流、高压直流等，不同信号前端整流、滤波电路会有所不同；中间通过PWM信号控制开关器件进而控制隔离变压器产生副边信号；后端通过整流器和反馈回路实现稳定的DC输出，DC输出根据恒压、恒流不同而调整整流器和滤波电路。

  LED谐波测试的必要性

从上面分析我们知道LED灯一般采用恒流驱动，而恒流源的制作就需要用到开关器件，而在实际研发过程中为了降低低压直流电流在各种输送环节耗损，大功率LED产品往往由多个小功率单元组成，采用分布式的方式进行工作。而我们知道开关电路往往是产生谐波的源头，开关信号的谐波含量非常高，其波形为断续的尖峰波。如果我们用的LED灯具功率小或者应用数量少，例如家用，往往就忽视了谐波的影响。但是如果在大量的LED灯具同时工作的情况下，其产生的谐波将不可忽视，如果不加以处理，可能对供电网造成污染，对同一电网内的其他设备产生不可预知的危害。

  LED谐波测试方案

既然LED灯在使用的时候会产生谐波，那么对谐波的测试就是必不可少的。市面上可以测试谐波的仪器有很多，如功率计、功率分析仪、电能质量分析仪，甚至示波器都可以测试谐波，那么我们应该如何选择呢？ 

通过上表对比，可知PA系列功率分析仪不仅具备最高0.01%的精度，而且具备5MHz带宽，2MS/s的采样速率，且可以分析最高500次谐波，具备FFT功能，非常适合用于LED等高频谐波的精准分析。

  LED谐波模拟方案

在LED灯以及LED电源驱动器研发过程中，不仅要测试谐波，也会有模拟谐波对电源驱动器的影响以及对LED灯具正常工作的影响的需求。

ZLG致远电子PWR/PSA电源不仅可以输出DC、AC、DC+AC信号，还可以自由编辑信号波形，且变频范围支持0.1Hz~10KHz，可以按照IEC标准对设备进行模拟输出，用户还可以编辑高达50次谐波，自定义各次谐波幅值，生成特定谐波波形。

LED行业是比较典型的需要谐波模拟和测试的场合，除LED行业以外，开关电源、变频器、逆变器等用到开关器件的行业也都用类似的需求，ZLG致远电子致力于为电力电子行业提供完善的测试解决方案，解决您遇到的问题和困难。