日圖課堂|華儀6700系列交流電源在LED燈具上的應用

 概述

隨著半導體技術的進步，LED (Light Emitting Diode) 性能大幅提高，相較于傳統燈泡，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、家庭照明到工商業使用，乃至政府用于交通規劃等。隨著 LED 使用量遽增，LED 所消耗的瓦數成為產業關注的項目，其中能源之星 Energy Star，屬于美國環保(Environmental Protection Agency, EPA) 及美國* (United States Department of Energy, DOE)共同制定的標示規范，為了保護氣候，強制要求提高工商業能源使用率，產品若不符合能源之星的標準，不得銷售至美國。故能源的使用，除了本身產品的效率外，待機功率消耗也成為重要的議題。

應用需求

燈具之待機功率在標準中的定義，是當燈具直接與市電連結，即使有些 LED 燈源并沒有被開啟，也會有微量的能源消耗。根據消耗的方式，訂出下列模式：

1.    執行模式(Active mode)

2.    關閉模式(Off mode)

3.    待機模式(Standby mode)

其中待機模式的消耗功率zui為重要，待機定義為即使開關為 OFF 狀態，不產生任何光源，但因燈具有感應器、連網等智慧功能，而仍有微量的消耗。假如一顆 7W 的燈、待機消耗 0.5W，一天開啟 10 小時，一年開 300 天，其消耗電力計算如下：

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

待機時數：365*24-300*10=5760

待機消耗瓦數：0.5/1000*5760=2.88 (kw-hr)

計算后，整年度 LED 待機功耗占全部消耗電量的12%，若未來 LED 點亮時消耗瓦數越來越小，待機所消耗的瓦數比重就越來越重。為了不讓一開始節省能源的本意背道而馳，能源之星訂出各種 LED 出廠時待機功耗必須小于等于 0.5W，而后隨著技術成熟，加州能源委員會（CEC）提出于 2019 年后，LED燈具待機功率必須要小于 0.2W，比起能源之星的要求嚴格許多。為了讓所有製造商能有共同的測試基準，于 IEC 62301 法規中，訂定出測試待機功率時所需的基本設備及測試方法。電力是 LED 燈具運作的*要素，浮動的輸入電源會導致量測值偏差，因此在測量待機功率之前，要先確認設備是否符合下列要求：

1.    電壓：依各國額定電壓的±1%以內

2.    頻率：依各國額定頻率的±1%以內

3.    供應電源在提供被測物測試時，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要在 1.34-1.49 之間。

LED 燈具待機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整電壓，但可以很明顯地從 Power Meter 看到電壓持續浮動；而穩壓器可以達到穩定電壓，卻無法調變頻率。在需要自由調整電壓、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，同時具有方便的記憶組(Memory)，可以依照下表各國常態電壓、頻率進行快速切換：    

6700 系列電源採用線性放大式的硬體架構，輸出漣波、雜訊以及諧波失真皆比切換式電源小，規格符合    LED 測試設備之要求。而在待機功率量測時， 6700 功率量測解析度可達 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 內建瓦數上下限判定功能，在生產端可直接設定功率上限，可避免因操作人員在長期工作疲勞而做出錯誤判定，導致不良品出貨，進而有產品回收的風險。

案例

LED 燈具廠商競爭激烈，使得 LED 燈具品質成為zui重要的比較項目。在大量生產的過程中，從單板到成品，皆必須通電進行點亮測試。追求高品質的廠商，更在通電同時會注意每一個 LED 產品的功率。為了確保消耗功率都在規范內，應在每一條線配置一臺符合規格的高品質交流電源，使所有產品都能在共同的基準下量測，有效判定不良品。

結論

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