今天，led主导了照明行业，取代了白炽灯、节能灯和卤素灯。它们在节约电力方面效率更高，而且作为半导体器件，它们应该更可靠。大多数led由恒流驱动器供电，以保持平行串中发光强度和色温相匹配的均匀照明。恒流调节器的稳定性取决于LED动态阻抗。本应用笔记系列探讨了LED动态电阻的测量，以及如何从数据中创建一个可用的SPICE模型。
LED正偏电容的测量也包括在内，因为它会影响驱动器的稳定性，并且对EMI评估很重要，特别是在LED电流被脉宽调制以调光的情况下。
LED结构
一个LED有一个半导体结，其正向电压通常在2.5-3V范围内。许多应用使用led阵列的并联和/或串联配置。此外，led可以购买作为预先安排的阵列与多个染料在平行和/或系列配置。
在本应用笔记系列中，我们将忽略阵列配置，将LED视为一个黑盒子，并将其作为一个组件来描述——无论它是由单个LED还是多个LED组成。
准备遭到测试的设备（DUT）
与其他类型的阻抗测量相比，测量LED呈现出两个挑战。一个挑战是LED非常明亮，并且在诸如激光二极管的情况下，可以导致永久的眼睛损坏 - 即使当发出的光是不可见的 - 如果没有严格执行安全预防措施。
第二个问题是，高功率LED变热，因此需要散热或其他冷却。直接测量动态阻抗的一个原因（而不是使用电压与电流曲线的导数）是，阻抗对自加热的阻抗比测量的直流电压不太敏感。
获得LED动态阻抗的一种方法是将曲线拟合的直流电压和电流数据曲线到Shockley的等式，评估来自Shockley的等式相对于LED电流的电压的第一导数导致LED动态电阻。这可以完成，但它确实需要很多复杂的数学，使其成为繁琐的努力。
使用电压和电流测量还有另外两个缺点，这两个缺点都可以通过直接测量LED阻抗来克服。
- 电压将以自加热漂移。直接电阻测量对自加热不太敏感。
- 直接阻抗法不仅提供了电阻，而且可以评估电感和电容。
最终，我们想要一个通用的香料模型将与任何香料模拟器合作的LED。（我将向您展示如何在另一个帖子中创建Spice模型。）Spice模型仍然适合Shockley的等式，因为Spice使用该等式来代表半导体结。直接阻抗测量将提供两个Spice模型术语，它们共同表示作为LED电流的函数的LED阻抗。将需要一个DC电压来建模LED DC电压，并且该测量可以在低电流下进行，其中自加热较少的问题。
对于我们这里的设置，前照灯包括冷却风扇和安装在铝散热器上的四个LED阵列。玻璃管用作空气管道，以在LED上分配冷却空气。
图1所示。拆卸LED灯
我从当前驱动器断开了所有四个LED阵列，然后将短线焊接到其中一个阵列。电气胶带缠绕在玻璃管周围以减少亮度，因此我们不需要眼睛保护。
动态阻力设置
目的是测量LED在不同工作电流下的动态电阻。LED在工作电流处偏置，然后对LED电压进行交流调制。
频率响应分析仪(FRA)用于提供调制信号，同时测量LED上的调制电压和通过LED的调制电流。用调制电压除以调制电流就得到了LED的动态电阻。
Picotest.J2121A直线注入器通过提供隔离电流测量和调制输出，简化了测量。从恒流电源，如P9610A，允许精确控制操作电流。
测试设置如图2所示。
图2。设置块图
校准的设置
需要校准测量设置。为此目的，J2121A在方便的固定装置上包括单欧姆校准器。将电源电流限制设置为500mA并将电压探头连接到校准器测试点。在FRA上执行校准;通过从测量值中减去电缆阻抗来校准设置。
校准设置如图3所示，您可以在其中看到Gator Clip连接到Beavlight DUT。
注意:我们提供的冷却风扇电源来自一个单独的电源，所以它不影响LED直流偏置电流用来表征LED。
图3。测试系统校准
在图4中，我们看到连接到驱动OHM校准器的BODE 100的J2121A的特写镜头。恒流电源设定为500mA，电压探头监控校准器电压。我们还可以看到隔离的电流监视器连接连接到Bode 100的CH1和将导致LED连接到J2121A的香蕉插头。
图4。校准器连接的特写
进行频率扫描
单欧姆校准器用LED替换为动态电阻测量。请注意，第二电源提供风扇电源。LED亮，但随着电动胶带缠绕在玻璃管周围，亮度不是压倒性的。
图5。LED动态电流测试
FRA扫描和测量数据与工作电流一起保存在内存中。扫描范围为10mA至1.5A。在较高偏置电流下，斜率的增加，在100-100kHz之间的黑色痕迹中显著，可能是由于自热。在低电流时，LED代表高电阻，信号噪声更大。
图6。LED动态电流扫描
如果你是一个坚持准确性的人(这是一个很好的特性)，你应该减去连接J2121A到LED阵列的短电线的电阻(和电感)。在我的装置中，大约是20毫欧姆。
注意:虽然增加调制振幅以减少噪声可能很诱人，但要确保这样做不会改变结果。幅值增大过多会导致测量信号变大而不是变小。这种效应在我的书中有详细的讨论，电源完整性。
