JP2011061177A

JP2011061177A - 発光ダイオードの特性を模擬可能な電子負荷とその模擬方法

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Publication number: JP2011061177A
Application number: JP2009282206A
Authority: JP
Inventors: Ming-Ying Tsou; 明穎鄒; Yi-Chiao Cheng; 倚僑鄭; Wen-Chung Chen; 文鍾陳; Ren-Kai Chen; 人楷陳; Chang-Cheng Su; 長成蘇
Original assignee: Chroma ATE Inc
Current assignee: Chroma ATE Inc
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-03-24
Also published as: US20110066417A1; TW201109696A

Abstract

【課題】発光ダイオードの特性を模擬可能であり、そして相違の制御コマンドを入力することにより、相違の発光ダイオードの特性を模擬することができる電子負荷を提供する。
【解決手段】電源からの入力信号を受信して模擬信号を発生し、模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、処理ユニットと、電圧測定ユニットと、制御処理ユニットと、を含む電子負荷において、処理ユニットは、電子負荷の外部からの一組の制御コマンドを受信し、一組の制御コマンドは、少なくとも一組のパラメータを含み、電圧測定ユニットは、入力信号の電圧を測定して、少なくとも一つの測定結果を発生し、制御処理ユニットは、パラメータ設定器および電圧測定ユニットと通信的に連接し、一組のパラメータと測定結果とを計算して、調整コマンドを発生して電流アンプに伝送する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子負荷に関し、特に、発光ダイオードの特性を模擬する電子負荷に関するものである。

発光ダイオードは、発光効率が高く、寿命が長く、破損しない長所を有するので、照明やＬＣＤバックライトなどの分野では、電灯や蛍光灯などの従来の光源を徐々に取り代る。しかし、発光ダイオードの電圧電流特性（インピーダンス特性）は従来の光源と大幅に相違するので、従来の電源により点灯することができず、特定の発光ダイオードに合せて専用の発光ダイオード電源を使用することが必要である。

発光ダイオードの電源メーカは、電源をテストする場合には、実際の発光ダイオードを負荷とすることが一般であるが、相違する発光ダイオードメーカによって製造する発光ダイオードのインピーダンス特性が相違し、インピーダンス特性は温度と使用時の環境条件によって変化するので、テストするための標準負荷条件を得ることが容易ではない。

従来、電子式の負荷が安定な負荷条件を提供することができるが、発光ダイオードを模擬する電子負荷はなかった。一定電気抵抗モード（CR mode）によって傾斜率mの直線を発生することにより、実際の発光ダイオードの特性曲線を模擬することが現状である。

図１を参照する。図１は一定電気抵抗モードの電子負荷によって発光ダイオードの特性曲線を模擬することの模式図である。一定電気抵抗モードの電子負荷によって発生し傾斜率がmである直線はＳ１であり、実際の発光ダイオードの電圧電流特性曲線はＳ２である。

図１から明らかなように、一定電気抵抗モードの電子負荷による直線Ｓ１は、発光ダイオードの主要の特性（例えば順方向電圧およびブレークオーバ電気抵抗）を確実に模擬することができないので、電源を確実にテストすることができない。

本発明の主な目的は、発光ダイオードの特性を模擬することができ、そして相違の制御コマンドを入力することにより、相違の発光ダイオードの特性を模擬することができる電子負荷を提供することにある。

本発明の発光ダイオードの特性を模擬可能な電子負荷によると、電源からの入力信号を受信して模擬信号を発生し、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、処理ユニットと、電圧測定ユニットと、制御処理ユニットと、を含む電子負荷において、
前記処理ユニットは、前記電子負荷の外部からの一組の制御コマンドを受信し、前記一組の制御コマンドは、少なくとも一組のパラメータを含み、前記一組のパラメータがパラメータ設定器に伝送され、
前記電圧測定ユニットは、前記入力信号の電圧を測定して、少なくとも一つの測定結果を発生し、
前記制御処理ユニットは、前記パラメータ設定器および前記電圧測定ユニットと通信的に連接し、前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して、調整コマンドを発生して電流アンプに伝送して、前記調整コマンドにより前記電流アンプが模擬信号を発生することを特徴とする。

本発明の発光ダイオードの特性を模擬する模擬方法によると、電源と電気的に連接する電子負荷に適用して、前記電源から模擬信号を発生することができ、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、
制御コマンドを前記電子負荷に入力するステップと、
前記電子負荷内の処理ユニットにより前記制御コマンドを解析して、少なくとも一組のパラメータを発生するステップと、
前記電子負荷内のパラメータ設定器により前記一組のパラメータを受信するステップと、
前記電源からの入力信号を前記電子負荷に伝送するステップと、
電圧測定ユニットにより前記入力信号の電圧を測定して測定結果を発生するステップと、
制御処理ユニットにより前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して調整コマンドを発生するステップと、
前記調整コマンドにより電流アンプが前記模擬信号を発生するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明の発光ダイオードの特性を模擬可能な電子負荷とその模擬方法によれば、次のような効果がある。
（１）インピーダンスを調整することができるので、発光ダイオードのリプル電流（ripple current）を模擬することができる。

（２）電子負荷のインピーダンスの最初値を設定することができるので、電子負荷のサージ電圧保護を触発することを回避することができる。

一定電気抵抗モードの電子負荷により発光ダイオードを模擬することを示す模式図である。本発明の電子負荷装置の模式図である。本発明の電子負荷装置の合成回路の模式図である。本発明の第１実施例の電子負荷装置の模式図である。本発明の電子負荷装置の模擬結果を示す模式図である。本発明の発光ダイオードを模擬する方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図２を参照する。図２は本発明の電子負荷装置の模式図である。本発明の電子負荷１は、電源２と電気的に接続し、電源１２からの入力信号Ｓを受信する。前記電子負荷１は、処理ユニット１１と、制御処理ユニット１３と、電流アンプ１４と、電圧測定ユニット１５と、を含む。

前記処理ユニット１１は、前記制御処理ユニット１３と通信的に接続するパラメータ設定器１１１を含み、前記制御処理ユニット１３は、前記電圧測定ユニット１５および前記電流アンプ１４と通信的に接続し、前記電流アンプ１４の内部には、更に、ランク選択器１４１を含み、前記ランク選択器１４１により入力信号Ｓのランクを選択することができ、すなわち、前記処理ユニット１１を介して高電流または低電流に設定し、前記ランク選択器１４１は、上記設定によって入力信号Ｓの電流を選択し、そうすると、模擬を更に精確することができる。

前記パラメータ設定器１１１は、更に、順方向電圧設定器１１１１と、合成インピーダンス設定器１１１２と、を含む。前記制御処理ユニット１３は、更に、順方向電圧処理ユニット１３１と、合成インピーダンス処理ユニット１３２と、を含む。前記順方向電圧設定器１１１１は前記順方向電圧処理ユニット１３１と通信的に接続し、前記合成インピーダンス設定器１１１２は前記合成インピーダンス処理ユニット１３２と通信的に接続する。

図３を参照する。図３は本発明の電子負荷の合成回路の模式図である。発光ダイオードの合成回路は、電気抵抗R_dに電圧源V_Fを直列接続するものに相当し、電気抵抗R_dの抵抗値は発光ダイオードの合成インピーダンスであり、なお、電圧源V_Fの電圧値は発光ダイオードの順方向電圧である。そうすると、本発明の電子負荷１は、ユーザからのコマンドに対応する、電気抵抗R_dおよび電圧源V_Fを調整することにより、発光ダイオードの特性に近似する模擬信号Ｉ_Ｏを発生することができる。

図４を参照する。図４は本発明の第１実施例の電子負荷装置の模式図である。図４に示すように、パラメータ設定器１１１が処理ユニット１１の外部に位置するので、本発明のパラメータ設定器１１１が処理ユニット１１の内部に位置することに限定されないことが分かる。模擬を開始するときには、ユーザが制御コマンドＣを入力し、前記制御コマンドＣは模擬したい発光ダイオードを設定するためのものである。前記処理ユニット１１は、前記制御コマンドＣを解析して少なくとも一組のパラメータＰを発生し、前記パラメータＰは、発光ダイオードの順方向電圧パラメータＰ１と、発光ダイオードの合成インピーダンスパラメータＰ２と、を含む。前記順方向電圧パラメータＰ１は前記模擬信号Ｉ_Ｏの順方向電圧を設定するためのものであり、前記合成インピーダンスパラメータＰ２は前記模擬信号Ｉ_Ｏの合成インピーダンスを設定するためのものである。

次に、電圧測定ユニット１５は、前記入力信号Ｓの電圧を測定して測定結果Ｖ_Ｏを発生して、前記順方向電圧処理ユニット１３１が前記測定結果Ｖ_Ｏと前記順方向電圧パラメータＰ１とを受信し、Ｖ_Ｏ＝V_F+I_OｘR_dので、前記入力信号Ｓの電圧Ｖ_Ｏが電圧源V_F（すなわち、順方向電圧）よりも小さい場合には、前記電流アンプ１４が信号を発生せず、なお、前記入力信号Ｓの電圧Ｖ_Ｏが電圧源V_F（すなわち、順方向電圧）よりも大きい場合には、前記順方向電圧処理ユニット１３１は、その差を計算して、前記測定結果Ｖ_Ｏと前記順方向電圧パラメータＰ１とによって前記電流アンプ１４が模擬信号Ｉ_Ｏの電圧を発生する。前記合成インピーダンス処理ユニット１３２は、前記測定結果Ｖ_Ｏと前記合成インピーダンスパラメータＰ２とを受信して、前記測定結果Ｖ_Ｏと前記合成インピーダンスパラメータＰ２とによって前記電流アンプ１４の必要なインピーダンス値を計算する。前記制御処理ユニット１３の計算が終わった後、調整コマンドＡが発生して前記電流アンプ１４に伝送して、前記調整コマンドＡによって前記電流アンプ１４を調整したと、前記電流アンプ１４が模擬信号Ｉ_Ｏを発生することができる。例えば前記電圧測定ユニット１５が入力信号Ｓの電圧が4.5Ｖであることを測定したと、測定結果Ｖ_Ｏには、4.5Ｖの情報が含まれ、ユーザは、順方向電圧が3Ｖであり合成インピーダンスが５０Ωである発光ダイオードの特性曲線に近似する曲線を発生したいので、制御コマンドＣを入力して、前記処理ユニット１１は、前記制御コマンドＣを解析した後、順方向電圧パラメータＰ１が３であり合成インピーダンスパラメータＰ２が５０である結果を得る。

前記順方向電圧処理ユニット１３１は、測定結果Ｖ_ＯとパラメータＰによって調整コマンドＡを発生して、前記調整コマンドＡにより前記電流アンプ１４を調整した後、入力信号Ｓの電圧が３Ｖよりも小さい場合には、前記電流アンプ１４が模擬信号を発生せず、なお、入力信号Ｓの電圧が３Ｖよりも大きい場合には、前記電流アンプ１４が模擬信号を発生する。前記調整コマンドＡにより前記電流アンプ１４による電流と電圧の比が５０Ωであり、電流と電圧の比は電気抵抗であるので、合成インピーダンスが５０Ωであり、このとき、電子負荷１からの模擬信号Ｉ_Ｏの順方向電圧が３Ｖであり、合成インピーダンスが５０Ωである。

前記電子負荷１は、更に、データベースを含んでもよい。前記データベースには、発光ダイオードの型番および特性がセーブされ、前記データベースからユーザが模擬したい発光ダイオードの型番などの条件を選択して前記電子負荷１に伝送すると、調整コマンドＡが発生して、前記調整コマンドＡにより電流アンプ１４は模擬したい発光ダイオードに近似する模擬信号Ｉ_Ｏを発生する。

図５を参照する。図５は本発明の電子負荷の模擬結果を示す模式図である。図５に示すように、相違する三つの発光ダイオードの特性曲線はそれぞれLED_a、LED_b及びLED_cであり、発光ダイオードの順方向電圧はそれぞれV_{F_a}、V_{F_b}及びV_{F_c}であり、発光ダイオードの合成インピーダンスはそれぞれＲ_ｄ＿ａ、Ｒ_ｄ＿ｂ及びＲ_ｄ＿ｃである。本発明の電子負荷による模擬信号Ｉ_Ｏの曲線はそれぞれLED_a_sim、LED_b_sim及びLED_c_simである。

ユーザは特性曲線がLED_aである発光ダイオードを模擬したいときには、この発光ダイオードの合成インピーダンスがＲ_ｄ＿ａであり順方向電圧がV_{F_a}であることを知るので、制御コマンドＣを入力すると、曲線がLED_a_simである模擬信号Ｉ_Ｏを発生することができ、上記の曲線は特性曲線LED_aによく近似する。

互いに直列接続する複数の発光ダイオードを模擬したい場合には、複数の発光ダイオードを直列接続するときに順方向電圧が増加するので、これに対応する順方向電圧パラメータを入力することにより、電流アンプによってより高い順方向電圧の模擬信号Ｉ_Ｏを発生すると、互いに直列接続する複数の発光ダイオードを模擬することができる。同じように、複数の発光ダイオードを並列接続するときの順方向電圧が変わらず、合成インピーダンスが減少するので、これに対応する合成インピーダンスパラメータを入力することにより、互いに並列接続する複数の発光ダイオードを模擬することができる。

図６を参照する。図６は本発明の発光ダイオードを模擬する方法のフローチャートである。本発明の模擬方法は、
制御コマンドを前記電子負荷に入力するステップ（Ｓ１０１）と、
前記電子負荷内の処理ユニットにより前記制御コマンドを解析して、少なくとも一組のパラメータを発生するステップ（Ｓ１０２）と、
前記電子負荷内のパラメータ設定器により前記一組のパラメータを受信するステップ（Ｓ１０３）と、
前記電源からの入力信号を前記電子負荷に伝送するステップ（Ｓ１０４）と、
電圧測定ユニットにより前記入力信号の電圧を測定して測定結果を発生するステップ（Ｓ１０５）と、
制御処理ユニットにより前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して調整コマンドを発生するステップ（Ｓ１０６）と、
前記調整コマンドにより電流アンプが前記模擬信号を発生するステップ（Ｓ１０７）と、を含む。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１：電子負荷、２：電源、１１：処理ユニット、１３：制御処理ユニット、１４：電流アンプ、１５：電圧測定ユニット、１１１：パラメータ設定器、１３１：順方向電圧処理ユニット、１３２：合成インピーダンス処理ユニット、１４１：ランク選択器、１１１１：順方向電圧設定器、１１１２：合成インピーダンス設定器、Ｉ_Ｏ：模擬信号、Ａ：調整コマンド、Ｃ：制御コマンド、LED_a，LED_b，LED_c：特性曲線、LED_a_sim，LED_b_sim，LED_c_sim：模擬信号曲線、ｍ：傾斜率、Ｐ：パラメータ、Ｐ１：順方向電圧パラメータ、Ｐ２：合成インピーダンスパラメータ、Ｒ_ｄ＿ａ，Ｒ_ｄ＿ｂ，Ｒ_ｄ＿ｃ：合成インピーダンス、Ｓ：入力信号、Ｓ１：直線、Ｓ２：曲線、V_{F_a}，V_{F_b}，V_{F_c}：順方向電圧、Ｖ_Ｏ：結果。

本発明は、電子負荷に適用することができる。

Claims

電源からの入力信号を受信して模擬信号を発生し、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、処理ユニットと、電圧測定ユニットと、制御処理ユニットと、を含む電子負荷において、
前記処理ユニットは、前記電子負荷の外部からの一組の制御コマンドを受信し、前記一組の制御コマンドは、少なくとも一組のパラメータを含み、前記一組のパラメータがパラメータ設定器に伝送され、
前記電圧測定ユニットは、前記入力信号の電圧を測定して、少なくとも一つの測定結果を発生し、
前記制御処理ユニットは、前記パラメータ設定器および前記電圧測定ユニットと通信的に連接し、前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して、調整コマンドを発生して電流アンプに伝送して、前記調整コマンドにより前記電流アンプが模擬信号を発生することを特徴とする電子負荷。
前記パラメータ設定器は、更に、
前記一組のパラメータのうちの順方向電圧パラメータを受信して、前記模擬信号の順方向電圧を設定する順方向電圧設定器と、
前記一組のパラメータのうちの合成インピーダンスパラメータを受信して、前記模擬信号の合成インピーダンスを設定する合成インピーダンス設定器と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子負荷。
前記一組のパラメータは、更に、一つの順方向電圧パラメータと、一つの合成インピーダンスパラメータと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子負荷。
前記制御処理ユニットは、更に、
前記順方向電圧パラメータと前記測定結果とを受信する順方向電圧処理ユニットと、
前記合成インピーダンスパラメータと前記測定結果とを受信する合成インピーダンス処理ユニットと、を含み、
前記順方向電圧処理ユニットと前記合成インピーダンス処理ユニットとは、前記調整コマンドを発生することを特徴とする、請求項２に記載の電子負荷。
電源からの入力信号を受信して模擬信号を発生し、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、処理ユニットと、電圧測定ユニットと、制御処理ユニットと、を含む電子負荷において、
前記処理ユニットは、前記電子負荷の外部からの一組の制御コマンドを受信し、前記一組の制御コマンドは、少なくとも一つの順方向電圧パラメータと、少なくとも一つの合成インピーダンスパラメータと、を含み、前記順方向電圧パラメータがパラメータ設定器の内部の順方向電圧設定器に伝送され、前記合成インピーダンスパラメータが前記パラメータ設定器の内部の合成インピーダンス設定器に伝送され、
前記電圧測定ユニットは、前記入力信号の電圧を測定して、少なくとも一つの測定結果を発生し、
前記制御処理ユニットは、前記パラメータ設定器および前記電圧測定ユニットと通信的に連接し、前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して、調整コマンドを発生して電流アンプに伝送して、前記調整コマンドにより前記電流アンプが模擬信号を発生することを特徴とする電子負荷。
電源からの入力信号を受信して模擬信号を発生し、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、パラメータ設定器を含む電子負荷において、
前記パラメータ設定器は、前記模擬信号を設定するための一組のパラメータを受信し、前記電子負荷内の制御処理ユニットは、前記一組のパラメータと、入力信号の電圧値を含む測定結果と、を受信して、調整コマンドを発生し、前記調整コマンドにより前記電子負荷が模擬信号を発生することを特徴とする電子負荷。
前記パラメータ設定器は、更に、順方向電圧設定器と、合成インピーダンス設定器と、を含み、前記順方向電圧設定器は、前記一組のパラメータのうちの順方向電圧パラメータを受信して、前記模擬信号の順方向電圧を設定し、前記合成インピーダンス設定器は、前記一組のパラメータのうちの合成インピーダンスパラメータを受信して、前記模擬信号の合成インピーダンスを設定することを特徴とする、請求項６に記載の電子負荷。
電源と電気的に連接する電子負荷に適用して、前記電源から模擬信号を発生することができ、前記模擬信号は、何れかの時間での電圧値および電流値が模擬したい発光ダイオードの特性曲線に近似し、
制御コマンドを前記電子負荷に入力するステップと、
前記電子負荷内の処理ユニットにより前記制御コマンドを解析して、少なくとも一組のパラメータを発生するステップと、
前記電子負荷内のパラメータ設定器により前記一組のパラメータを受信するステップと、
前記電源からの入力信号を前記電子負荷に伝送するステップと、
電圧測定ユニットにより前記入力信号の電圧を測定して測定結果を発生するステップと、
制御処理ユニットにより前記一組のパラメータと前記測定結果とを計算して調整コマンドを発生するステップと、
前記調整コマンドにより電流アンプが前記模擬信号を発生するステップと、
を含むことを特徴とする、発光ダイオードの特性を模擬する模擬方法。
前記一組のパラメータは、更に、順方向電圧パラメータと、合成インピーダンスパラメータと、を含み、前記順方向電圧パラメータは前記模擬信号の順方向電圧を設定するためのものであり、前記合成インピーダンスパラメータは前記模擬信号の合成インピーダンスを設定するためのものであることを特徴とする、請求項８に記載の模擬方法。