LED Driver s testen met een E-load en ATE oplossingen.

Transcriptie

1 LED Driver s testen met een E-load en ATE oplossingen. Door : Martie Janssen, Chroma ATE Europe bv Website : martie@chromaeu.com December 2014

2 Global Operation Sites Global Employees:1,707, Branch Offices x17, Distributors >65 Europa : Nederland Hong Kong : Neworld US : Irvine/ Santa Clara/ Foothill Ranch, CA Tempe, AZ Japan: Yokohama China : Beijing / Nanjing / Shanghai / Suzhou Chongqing / Xiamen / Shenzhen / Dongguan Headquarters & Factory Taoyuan (Hwa-Ya Technology Park) Working on Better Solutions

3 LED/Lighting Test Solutions ESD Test System LED Electrical Test Module LED Chip Total Power Test System Wafer Inspection System LED Light Bar Test System LED Light Bar Electrical Test System LED Burn-in Test System LED Lighting Test System LED Lighting In-line Test System Applications: LED Customer specific solutions LED TV backlight LED Light Patent Patent Aurora Award 2013 Patent LED Total Power Test System LED Die Inspection System LED Light Bar Test System LED Test System LED Lighting In-line Test System for Mass Production LED Wafer/Chip LED Package LED Module LED Luminaire ESD Test System Thermal Data Logger Thermal Data Logger LED Electrical Test Module LED Test System TEC Controller LED Power Driver Test LED Burn-In Test System

4 LED Driver LED LED Electronic Load 1. UUT: LED driver; normaal een stroombron. 2. LED driver stuurt de LED s aan. 3. Electronic-Load simuleert de LED s

5 LED s worden geclassificeerd in Power en Stroom 1. Traditionele LED: Voor indicatieve signalen. Stroom: 10mA 80mA Spanning: 0.7V Vermogen: 0.06W 2. Power LED: Hoge helderheid meestal als lamp uitvoering. Stroom: 350mA, 500mA, 700mA Spanning: ~3V Vermogen: 1W, 1.5W, 3W.

6 LED Driver's zijn nodig als voeding voor de LED s. 1. 1W - 5W: a. Meestal gestuurd direct vanuit een IC,minder componenten en hoge integratie. b. Vaak minder test eisen. 2. 5W: a. AC of DC input, zoals een normale SMPS voeding. b. Meeste LED driver s zijn ontworpen als Constante Stroombron; de spanning stijgt met het aantal LED s. c. Onafhankelijke producten, meer componenten en hogere test eisen.

7 LED karakteristiek 1. Niet lineaire U-I curve. 2. Forward spanning (U F ). 3. Relatief weinig stroom (tot een paar 100 ma). 4. Helderheid wordt bepaald door het vermogen. 5. Weinig vervangende capaciteit. I Io LED curve Uo Rd U R b V F R d R L

8 LEDs in Series Voordeel Enkele uitgangsconnector. Zelfde stroom vloeit door elke LED Nadeel Als één LED defect is dan lichten de andere LED s in serie ook niet op. (Dit probleem is opgelost doordat fabrikanten bypass diodes gebruiken) LEDs in Parallel Voordeel: Niet gelimiteerd tot 1 vermogens rail. Als 1 LED defect is dan heeft dat geen invloed op de andere. Nadeel: De stromen door de LED s zijn niet gelijk dus mogelijk verschillende helderheid.

9 LED driver Type Spanningsbron Stroombron Spanningsbron LED driver: Nadeel: Doordat verschillende LED s verschillende forward spanningen (U F ) hebben is de stroom door de LEDs variabel, dit mondt zich uit in verschillende helderheden per LED. Stroombron LED driver: De helderheid van de LED s is bepaald door het vermogen, als Uf is fixed dan kan de helderheid gestuurd worden door de stroom (P = U x I). Daarom zijn de meeste LED driver v/h type: Constant Stroombron

10 Power LED driver: CV+CC Type LED driver: 1. De uitgang is een constante spanning onder open klemmen. 2. Als de stroom boven een bepaald punt komt dan zakt de spanning en de LED driver gaat over in constante stroombron. 3. Lijkt op een DC Source ontwerp, en verschilt van een constante stroombron LED drivers. 4. Heeft hogere uitgangsstroom specificaties, en vereist een stroom controle circuit. Kan met een normale E-Load getest worden.

11 Power LED driver: CC Type of LED driver Controleert de uitgangsstroom, de spanning hangt af v/d LED s. OVP LED s in serie Dimming duty control Current feedback

12 LED Driver Specification Test Equipment AC Source Power Meter E-load E-load AC Source & Power Meter

13 Echte LEDs gebruiken als belasting voor de driver: Verschillende aantallen van LED s benodigd voor het testen van verschillende spanningsbereiken v/d drivers; ongewenst. Veroudering v/d LED s leiden tot verschillende resultaten. Verschillende type LED s hebben andere U F en R d waarden, gebruikers moeten dus veel verschillende LED s gebruiken voor verificatie v/d LED drivers functies. Moeilijk om de LED driver te karakteriseren.

14 Electronische LED belasting: LED curve I Io Rd Stabiel werk punt Vo V CR mode (R=Uo/Io) CV mode

15 Interne impedantie v/e E-load OCP/OVP bij een LED driver. U/I overshoot LED load Normale E-load Overshoot LED Load Weerstands load Normale E-load in CR Mode

16 Een normale E-load reageert te langzaam en is daarom niet geschikt om PWM mode tijdens dimmen te testen bij een LED driver. Onze LED loads hebben een verhoogde bandbreedte om dit te kunnen testen. E-load in LED mode

17 LED Driver Load Chroma ontwikkelde een E-Load speciaal om een LED te simuleren Enkel en dubbel kanaals LED Load. Spannings bereik: 0 ~ 60V / 0 ~ 600V Stroom bereik: 0 ~ 0.6A / 0 ~ 20A Modi: LED mode, voor het simuleren van de LED karakteristiek. Ook: CC, CR en CV mode.

18 Simuleren v/d LED karakteristiek. 1. Check turn on condition voor verschillende LED s. OCP/OVP: niet toegestaan. 2. Check de inrush current tijdens de start. Als dit niet in spec is, kan de LED beschadigd worden. 3. Check of alle specs OK zijn binnen de normale spanningsbereiken (LED s in series). 4. Check de nauwkeurigheid van de uitgangsstroom bij stabiele omstandigheden. 5. Check de stroom rimpel bij stabiele omstandigheden. 6. Check of alles binnen bereik is tijdens PWM dimmen. OCP/OVP: niet toegestaan. 7. Check de stroom balans tijdens PWM dimmen v/e multi-kanaal driver

19 1. De LED load berekent en simuleert de LED karakteristiek v/d V o, I o, R d coëfficiënt settings, zoals de grafiek laat zien; U o en I o zijn niet de echte belasting waarden. I V o V F I o R d I o R d V F V o 2. I o is afhankelijk van de LED driver, als de I o varieert van de setting waarden dan zal V o ook variëren. Bijvoorbeeld, als de I o setting is 100mA, maar de LED driver uitgang is 110mA, dan zal V o ook omhoog gaan. Dit is het verschil met CC, CR en CV mode. V

20 De oorzaak v/d LED stroom rimpel 1. Onder stabiele toestand (V o / I o ), I ripple is veroorzaakt door de LED driver V ripple en de LED werkings weerstand R d, V ripple / R d = I ripple. 2. V ripple is veroorzaakt door het schakelende voedings principe van de LED driver. The frequentie van de rimpel is de schakelende frequentie welke kan oplopen tot100khz. I LED curve Io Rd Vo V LED als belasting

21 Hardware Architectuur van een ATE Ripple/Noise Analyzer Control Signal AC of DC Source Control Card Transfer UUT Signal Transfer UUT Signal Measurement Card Power Meter LED Driver Transducer Unit Set Transducer 7234 DO Card PC LED E-Load

22 Standaard software van een ATE LED Input Output Test LED Current Harmonics Test LED Hold On Adjust Test LED Inrush Current Test LED Load Setup LED Ripple Test LED Noise Test LED Open Circuit Test LED Overshoot Test LED OVP Test LED Power Line Disturbance Test LED Power Saving Test LED Regulation Test LED Combine Test LED Vin Ramp Shut Down Test LED Vin Ramp Start Up Test LED Short Circuit Protection Test LED Static Test LED Turn Off (Hold-up) Sequence Test LED Turn On Sequence Test

23

24

25 Onze Partner in de Benelux: Bedankt voor Uw aandacht