近年来，调光技术逐步应用于LED照明领域，尤其是在商业照明领域应用极为广泛。而调光相关的兼容性(Dimmer Compatibility)、频闪(Flicker)性能引起国际多个标准组织的关注，例如美国能源之星、国际能源署的4E计划等，均提出调光兼容性及频闪测试要求。因此，LED驱动电源的测试和评价应从其本身的功能特点出发，并通过有效的检测手段，对其进行全面的考量。
LED驱动电源相关标准
LED驱动电源的标准包括LED驱动的电性能、EMC 电磁兼容等特性的要求及测试。2013 年4 月，能源之星发布《ENERGY STAR® Program Requirements Product Specification forLamps》草案终稿(简称：Lamps FD)中，将振铃波的测试列入瞬态保护特性的要求，测试标准为ANSI/IEEE C62.41.2。与此同时，对于可调光LED，还要求测量闪烁指标的最大值，国际能源署(IEA)此前也提出，街道照明灯具在全额功率下，闪烁指数(Flicker Index)不得大于0.3%。从各标准的规定及国际标准的发展趋势来看，LED驱动不仅需要进行基础的电性能、EMC 等特性的测量，还需要根据其应用考察瞬态保护特性及闪烁指数等特征参数。
LED驱动电源的系统测试方案
2.1 电性能检测
电性能为LED驱动的基础特性，该性能的好坏直接关系到LED的光线质量及能效转化，需考量的参数较多，包括稳流(压)范围、功率因数、启动时间、输出过压(流)保护值、输入冲击电流及输出电流(压)纹波等。如此之多的电性能指标，一般需要采用多种检测设备联合测量，操作十分繁琐。图1为典型的LED电源性能分析仪(LT-101)，图2为LT-101LED驱动电源的测量原理图，LT-101 可多通道同时测试LED驱动电源的输入输出特性，一台仪器就可满足所有测量内容，能完全满足标准要求，并且，LT-101 还具有输出波纹测量和谐波分析功能。
图1 典型LED电源性能分析仪
图2 测试原理图
2.2 电磁兼容性检测
LED驱动电源的EMC(Electromagnetic Compatibility)包括电磁干扰性(EMI)和电磁敏感度性(EMS)两大类。EMI(Electromagnetic Interference)要求LED驱动电源系统在正常运行过程中对所在环境及其它事物(包括设备、系统、人及动植物)产生的电磁干扰不能超过一定的限值。EMS(Electromagnetic Susceptibility)即电磁敏感性(抗扰度)，该特性要求LED驱动电源系统本身在电磁骚扰情况下运行性能要稳定，如具有抗雷击、静电、振铃波等干扰的能力。对于不同的EMC 特性，标准的测试要求不同，须选择各自专业的测试方案进行测试。以下仅举几个对LED驱动电源较为重要、也是最容易引起失效的EMS 性能测试加以说明。
2.3 浪涌冲击检测
自然界的雷击、电源系统切换、设备接地网或接地系统间的短路等都可能会对该环境下LED驱动形成浪涌冲击，严重会导致设备失灵和损伤。所以，标准GB/T 17626.5/IEC61000-4-5对电器设备的抗浪涌冲击性能评估作出了明确规定。LED驱动电源的雷击浪涌测试系统如图3 所示，主要设备为全自动多功能雷击浪涌发生器，它在220V 市电上叠加一个浪涌尖峰，最高值可达10kV，尖峰的上升时间和持续时间为1.2μs/50μs。
2.4 静电放电检测
LED驱动电源电路中存在很多半导体器件，在制造、装配、运输、存储、使用过程中都可能遭遇静电放电，导致LED驱动电源的失常和失效。LED驱动电源电子器件的静电放电测试可按照美国国家标准ANSI/ESD STM5.1 、ANSI/ESD STM5.2 ，美国军方标准MIL-STD-883 以及国际电子电工协会标准JESD22-A114D、JESD22-A115-A等进行。图4是专为LED静电测试设计的ESD-1000 LED静电分析测试系统，可根据标准要求实现机器模式(MM)及人体模式(HBM)静电放电试验，放电电压最高可达30kV。另外，对于整体LED驱动电源系统的静电放电抗扰度，测试须按照GB/T 17626.2/IEC61000-4-2进行。接触放电是首先的测试方案，而无法进行接触放电的部位可使用空气放电。间接放电应根据GB/T17626.2 第7 章节内容规范布置进行测试。
2.5 振铃波检测
振铃波检测主要为了考察驱动抵御电网中电子及电气设备的电源线和控制线开关的切换等造成的干扰的能力，振铃波波形如图5所示。该特性已被能源之星纳入产品认证的考量要求，并指出测试按ANSI/IEEE C62.41.2标准执行。此外，标准IEC61000-4-12及GB/T17626.12 也对此有所规定。图6为典型振铃波发生器（EMS6100-12C），其振荡频率为100Hz，试验电压峰值可达6kV，且1 分钟最多可重复60个瞬态，可很好满足各相关标准的测试要求。
图5 振铃波波形
图6 振铃波发生器
LED驱动电源相关的调光兼容性及频闪特性检测
调光技术已经逐步应用至各类LED照明产品中，开启了智能化照明的进程，但由此带来的调光兼容性以及频闪特性也备受关注。LED可以通过驱动电源内部集成的调光电路或者通过外部的调光控制器实现调光，但两者常因驱动电路的不兼容导致LED直流电源输出纹波，出现LED光源频闪。理论上来说，频闪特性可通过输出纹波特性(可由LT-101 测定)来评量，但其更多体现的是LED光输出特性，因此，透过LED的光输出变化特性的测量将更加客观。
频闪会引发视觉疲劳、眼花、偏头痛等，且在道路照明领域，频闪还会使驾驶者产生错觉，引发交通事故，所以也越来越受到相关国际标准组织的关注。美国能源之星和国际能源署(4E计划)均对该性能有要求。前者在其Lamps FD中规定了照明灯具须要测出闪烁指标的最大值。后者在其SSL街道照明灯具的性能规范中更规定，在全额功率下，灯具的闪烁指数不大于0.3%。图7为典型的LED频闪测试系统，其中核心的检测设备为FSH-2000 高速闪光分析仪(见图8)，该设备的采样宽度在1-12s可调，且其采样频率高达20kHz，可完全满足能源之星的最新测试标准的要求。
图7 典型LED频闪测试系统
图8 测试设备
LED灯频闪特性的评价参数包括闪烁百分比(Percent Flicker)和闪烁指数。图9引自北美照明协会(IESNA)Lighting Handbook，A 和B 为一个周期内光通量波动曲线的最大值和最小值，以平均光输出为界限，将测试波形分为Area1 和Area2，闪烁百分比和闪烁指数可按图中公式给出。图10为FSH-2000 分析仪对某LED灯的闪烁测量波形图，其自带软件根据该波形自行计算，获得该LED灯的闪烁百分比(37.555%)和闪烁指数(0.1004)。
图9 IESNA 闪烁测试指标
图10 某LED灯闪烁波形实测图
小结
LED的驱动电源可谓是LED的核心部件，其性能质量对LED的能效、可靠性、照明品质有着极大影响。且随着LED驱动技术发展，一些新的性能参数，如频闪指标也吸引了诸多关注，相关的标准也日趋完善，相应的测试设备也亦发展成熟。LED驱动厂商应按照产品特点，根据国内国际标准的发展要求，选择相应的检测方案对驱动电源的特性进行全面表征和评价，这不仅可以提高LED照明产品的整体质量，还有利于进一步规范LED照明产品的发展。
