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重庆代孕价格_LED的电磁干扰问题探讨

11-23 LED背光灯

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LED电视普通照明灯具通常采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现LED的恒流供电和调光功能,因此会产生一定程度的无线电骚扰和谐波。本文通过对部分LED灯具的测试和研究,掌握LED灯具在使用中可能产生电磁干扰的相关数据,并提出相应的解决措施。

  1 原理和目的

  LED光源是一种低压直流器件,因此,LED灯具需要有一个能将220 V交流电转换成符合LED工作要求低压直流的电源,但是舞台和影视用的灯具又需要具有调光功能,因此,其电源更为复杂。目前演播室用LED灯具配置的电源装置其主流模式是:

  (1)前级采用普通脉冲宽度调制(PWM)的开关电源,作为低压直流电源,开关频率通常为几十千赫兹。

  (2)后级再以斩波方式,进行低频脉冲宽度调制,用调节占空比的方式来调节灯具的亮度。这一部分电路通常为灯具厂自行开发,开关频率各厂差异较大。通常为数百赫兹到几十千赫兹不等。

  在脉冲宽度调制的工作方式中,电源装置对电流的斩波会产生高次谐波,其对剧场和演播室中的音、视频系统和其他弱电系统产生无线电骚扰,可能影响其他设备的正常工作。此外,由于电源装置中的整流电路和电容滤波电路会使工频电流发生畸变,产生的低次谐波会对电网造成污染,影响其他电气设备运行。

  因此,需要对LED灯具进行一系列的测试:按国标GB17743-2007《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》进行测试,测量其无线电骚扰特性是否满足该标准的要求;按国标GB 17625.1-2003 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》进行测试,测试其谐波电流是否满足该标准的要求。

  通过本课题的实验和研究,了解LED灯具在演播室使用中可能产生电磁干扰的相关数据,并提出相应的解决措施。

  2 实验内容和方法

  2.1 实验条件

  本研究需要专业的各种电磁兼容测试设备,如电源分析仪、人工电源网络、传导测试接收机、辐射干扰接收机和三环天线等,有的测试还需要在电波暗室中进行,因此,必须委托经国家相关部门批准的专业检测机构进行检测。

  2.2 试验用灯具

  试验用灯具共有2类5个型号。每个型号1个灯具,共5个灯具。详见表1。

  表1 试验用灯具类型和编号

  

  2.3 实验内容

  (1)按国标GB 17743-2007要求,找出调光过程中产生的最大骚扰点,测量该点的无线电骚扰值。

  (2)按国标GB 17625.1-2003要求,将灯具在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段,测试各级段的谐波分量。

  2.4 实验方法和步骤

  先将待测的灯具老化100小时,待灯具的参数稳定之后,再送检。

  2.4.1 无线电骚扰测试

  2.4.1.1 传导骚扰电压测试

  按国标GB 17743-2007的要求在灯具电源端和控制端进行测试。

  (1)灯具电源端测试按以下5个频段进行:9 kHz ~50 kHz;50 kHz ~ 150 kHz;150 kHz ~ 0.5 MHz;0.5 MHz~ 5.0 MHz;5.0 MHz ~ 30 MHz。

  (2) 灯具控制端测试按以下2个频段进行:150 kHz ~0.5 MHz;0.5 MHz ~ 30 MHz。

  2.4.1.2 辐射电磁骚扰测试

  按国标GB 17743-2007的要求进行测试。

  按国标GB 17743-2007的要求进行测试。

  (1)9 kHz ~ 30 MHz频率范围测试按以下4个频段进行:9 kHz ~ 70 kHz;70 kHz ~ 150 kHz;150 k进度落后欧美;当前在殷实大城的装置进度较快,例如广东省珠三角六大城市上一年LED路灯就装了30万盏。Hz ~3.0 MHz;3.0 MHz ~ 30 MHz。图1为其测试装置示意图。

  

  图1 9 kHz ~ 30 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图

  (2) 在电波暗室中,对30 MHz ~ 300 MHz频率范围测试按以下2个频段进行:30 MHz ~ 230 MHz;230 MHz~ 300 MHz。图2为30 MHz ~ 300 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图。

  

  图2 30 MHz ~ 300 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图

  以上测试的无线电骚扰特性限值见GB 17743-2007。

2.4.2 谐波测试

  按国标GB 17625.此外,去年国内LED领域扶持政策不断、LED照明产品价格下降及白炽灯使用进一步受限等也功不可没,瑞丰光电便如此认为。1-2003中对C类设备以及内置调光器灯具的要求测试灯具的谐波分量,在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段,即在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量,测试谐波次数n的范围为:

  n = 2、3、5、7、9以及11 ≤ n ≤ 39(仅有奇次谐波)

  图3为谐波电流测试装置示意图。

  

  图3 谐波电流测试装置示意图

  以上测试的谐波电流发射限值见GB 17625.1-2003。

  3 实验结果和分析

  从本次研究的灯具样本1# ~ 5#中挑选了1#、3#和4#灯具送北京市家用电器质量监督检验站检测,但各个灯具的测试结果不同程度地超过了标准规定的限值,为此,灯具厂对灯具进行了技术改进,改进后的1#灯具重新送检,并通过了两项标准的测试。

  5#和2#灯具分别送广州相关测试机构检测,均已通过两项标准的测试。

  以下是对其中3个灯具的主要测试参数进行分析。

  3.1 1#灯具测试结果

  3.1.1 无线电骚扰特性测量

  (1)传导骚扰电压测试

  A. 灯具的电源端频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)。参见图4。

  

  图4 电源端9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)

  B. 灯具的电源端频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(平均值)。参见图5。

  

  图5 电源端9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(平均值)

  (2)辐射电磁骚扰测试

  A. 频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内辐射电磁骚扰根据GB 17743-2007,灯具应在三个互相正交的环形天线系统中测试,每一环形天线分别测试辐射电磁骚扰,图6是其中水平环形天线测试的辐射电磁骚扰值。

  

  图6 水平环形天线测试的辐射电磁骚扰值

  B. 频率为30 MHz ~ 300 MHz范围内辐射电磁骚扰本次测试是采用CDN法测试,限1月初,新拟定的《嵌入式LED灯具功能需求》等国家规范发布,估计将于本年10月份施行。值应符合GB 17743-2007的相应要求,测试结果见图7。

  

  图7 频率为30 MHz ~ 300 MHz范围内CDN法测试的辐射电磁骚扰

  以上测试根据测试单位告知是在全功率的42%左右(控制数据为十六进制6C,最大值为FF)、无线电骚扰最大时的测试数据。根据上述测试数据,1#灯具的电源端的传导骚扰电压和辐射电磁骚扰,达到GB 17743-2007的要求。

  注:本次测试未对控制端的传导骚扰电压进行测试。

3.1.2 谐波电流测量

  根据GB 17625.1-2003的要求应在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段,即在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量,测试单位仅提供20%和其他情况下干扰最大时的测试数据。

  (1)在全功率的20%,即24 W左右时,测试数据见图8。

  

  图8 在全功率的20%时的谐波电流

  (2)除全功率的20%外,其他功率下谐波最大时的测试数据见图9。

  

  图9 除全功率的20%外,其他功率下谐波最大情况的谐波电流

  根据以上测试数据, 1 # 灯具的谐波电流达到GB17625.1-2003的要求,在低功率(20%)时,虽有较大的偶次谐波,但GB 17625.1-2003对2次以外的偶次谐波无限定。

  这也是造成电流波形畸变较大(见图10)的原因,应引起重视。

  

  图10 1#灯具的电流波形

  3.2 5#灯具测试结果

  3.2.1 无线电骚扰特性测量

  (1)传导骚扰电压测试。

  A. 灯具的电源端频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值),参见图11。

  

  图11 灯具电源端频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)

  B. 灯具的控制端频率为150 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)。参见图12。

  

  图12 灯具控制端频率为150 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)

  (2) 辐射电磁骚扰测试

  A. 灯具在频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内辐射电磁骚扰。

  根据GB 17743-2007,灯具应在三个互相正交的环形天线系统中测试,每一环形天线分别测试辐射电磁骚扰,图13是其中一个环形天线测试的辐射电磁骚扰值。

  

  图13 频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内辐射电磁骚扰

  B. 灯具在频率为30 MHz ~ 300 MHz范围内辐射电磁骚扰。

根据以上测试数据,5#灯具的谐波电流全部达到GB17625.1-2003的要求,在5种功率测试过程中11次谐波相对较大,但都在限值以下。且此灯电流波形畸变相对较小。参见图20。

  

  图20 5#灯具的电流波形

  3.3 3#灯具测试结果

  3.3.1 无线电骚扰特性测量

  灯具的电源端频率为9 kHz ~ 30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)。参了图21。

  

  图21 电源端频率为9 kHz ~30 MHz范围内传导骚扰电压(准峰值)

  从以上数据表明3#灯具在631.5 kHz和771 kHz处的骚扰电压超过了GB 17743-2007的限值。

  3.3.2 谐波电流测量

  该灯在满功率(50 W)的条件下进行了谐波测试,测试结果如表3。

  表3 3#灯具在满功率(50 W)条件下谐波测试的结果

  

  从表3 中可知绝大多数的谐波电流都超过了GB17625.1-2003的规定,表中的“Fail”即表示不合格。此外,该灯的功率因数特别低,只有0.455。

  注: 该灯仅在满功率情况下测试, 未按G B17625.1-2003的要求在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段,即没有在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量。

  4 结论与建议

  4.1 结论

  LED灯具工作时会产生一定程度的无线电骚扰和谐波,但只要在灯具中配置电磁兼容性能优质的电源装置,电磁干扰可以控制在标准许可的范围内,符合相关标准的灯具不会影响演播室和舞台其他设备的正常工作。


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