LED照明产品的EMI测试解决方案

来源:爱博平台   更新时间:2024-09-07 22:58:12点击次数:589次
照明设备除需满足电学、光学、温度、寿命等方 面的基本测试性能外,重要的一项测试就是电磁 兼容性E

  照明设备除需满足电学、光学、温度、寿命等方 面的基本测试性能外,重要的一项测试就是电磁 兼容性EMC测试。近年来,包括民用家居照明在 内的照明设备市场处于加快速度进行发展中,照明需求呈 现出较快的增长态势,但照明设备的电磁兼容特 性却令人堪忧,据质检总局公布的2014年第四季度LED照明产品质量国家监督专项抽查结果显 示,LED产品电磁兼容不合格项目大多分布在在电源 端子骚扰电压、辐射电磁骚扰等测试项目上。照明 设备除需具备良好的抗电磁骚扰能力外,其自身电 磁骚扰性的合格与否也极大的影响着照明设备在 实际中的应用。

  LED照明产品的EMC测试项目可大致分为电磁干 扰(EMI)、电磁敏感度(EMS)、电磁场辐射(EMF)三大 类。 EMI(Electromagnetic Interference)即电磁干扰测 试,是测试LED照明产品产生的可能引起其它事物 (包括设备、系统、人及动植物)性能降低或产生损害 的电磁骚扰。 EMS(Electromagnetic Susceptibility)即电 磁敏感性(抗扰度)测试,是测试LED照明产品对电 磁骚扰如雷击、ESD等电磁现象的抗扰能力。EMF (Electromagnetic Fields) 即电磁场辐射测试是评估 LED照明产品产生的空间电磁场对人体辐射影响,确 保人身安全

  表2列举了LED照明产品的EMC测试项目、包括主要测试内容、主要测试设备、测试环境。

  照明设备在正常运行的同时也向外辐射着电磁能量,能够最终靠电源线(或信号线)、空间传播等途径对同一电网中或同一环境中的别的设备造成骚扰,产生不良的影响,甚至导致非常严重的危害。本文将着重讨论EMI测试项目中的传导骚扰和辐射骚扰这两个测 试内容。

  LED照明设备在接入电网工作时,可通过电源 线/信号线对处于同一电网中的其他用电设备造成骚扰。照明设备的传导骚扰的必须控制在一定的骚扰限 值内(如图3所示),不同的产品的骚扰限值不完全一样,传导骚扰的测试应严格参照《GB 17743 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》 执行。传导骚扰检测系统(如图1所示)主要由EMI 测试接收机、人工电源网络(LISN)和EMC测试软件组成,为了尽最大可能避免对测试结果的影响,传导骚扰测试一般在电磁屏蔽室内进行。

  按照上述的试验布置进行传导骚扰测试,某LED 灯的传导骚扰测试结果如图2(a)所示,图2(a)中上方的两根曲线中规定的 准峰值(QP)和平均值(AV)限值,下方的波动曲线为 LED灯在测试频率范围内的骚扰峰值电压,其中在160kHz~3MHz频段内,该LED灯的电压峰值曲线大大超出了限值。

  实际中,许多因素会造成传导骚扰超标,以LED 灯为例,随着基于微处理器构成的用以照明控制和调 光的复杂控制管理系统的引入,LED灯越来越智能化,但 也却提高了其传导骚扰的能力,同时镇流器的使用也 是传导骚扰超标的一种可能因素;此外照明产品的 EMC结构设计、接地设计以及一些关键元器件的选 用等都会对照明设备的传导骚扰能力产生一定的影响。针对 测试结果分析判断干扰源及其特性、干扰途径等,并采取对应的措施,常见的措施如改变/优化滤波电路、共模/差模电容等都能改善照明设备的传导骚扰能力。图2(b)为经整改后,LED灯传导骚扰测试测试值 位于标准规定范围内。

  与传导骚扰不同,LED照明设备的辐射骚扰是通 过空间传播辐射骚扰场强,可大致分为磁场辐射和电场 辐射。由于辐射骚扰结果与产品布置的关系尤为密 切,需要严格按照标准布置包括产品、辅助设备、所有 电缆在内的受试样品;此外,随着电气照明和相关设 备技术的迅速发展,照明设备的工作频率也慢慢变得 高,针对测试频段的不同,采用的测试方法和实验配 置也不完全一样。远方的辐射发射测试解决方案可实现 各个测试频段下的辐射骚扰测试,测试方法和实验配 置全部符合标准要求。

  对于可能会产生低频磁场(测试频率9kHz~ 30MHz) 的LED灯具设备,需要采用CISPR- 16-1-4标准规定的环形天线系统测量其低频的磁场辐 射骚扰。典型的检测系统如图3所示。检测系统主要 由三环天线、EMI接收机、EMC测试软件等组成,环 形天线系统由三个相互垂直的大环天线米)组成,使用电流转换器把环电流转换为电压,通 过同轴开关切换三个环之一,连接到EMI接收机进 行测量。其中被测物(EUT)放置在三环天线的中间, 测试时被测物无需转动。

  对于30MHz以上的辐射发射测试,需要在开阔 场或者电波暗室进行。具体的试验布置如图4所示。 测试时,照明设备(EUT)随转台360度转动,天线距 离地面的高度应在规定的范围内变化,通过升降天线 高度,以寻找辐射最大值,垂直、水平两种天线极化方 向都需要做测量。

  对于电气照明设备而言,辐射骚扰测试频率范围为30MHz~300MHz,其骚扰特性主要由系统内连接的电缆决定,因此,CISPR15中规定也可采用CDN(耦 合/去耦合网络)法作为天线测量场强法的替代,CDN 辐射测试布置如图5所示。由于小型EUT引线上由 共模电流引起的辐射发射远大于受试物表面向外的 辐射,利用CDN的稳定共模阻抗,经过测量共模电压 可推导出辐射发射。相比于天线法的辐射发射测试, CDN法辐射发射具有成本低、耗时短等特点,可帮助 企业在产品研发的早期,以较低成本快速获得产品辐 射骚扰性能的反馈。虽然CDN法与天线法之间有 一定差别,并非完美的替代,但其在产品设计初期仍 有着不可忽视的优势,在明确产品特性的前提下, CDN法也不失为一个选择。

  EMI接收机是测量电磁骚扰的专用测量仪器。由 于测量对象往往是微弱的连续波信号,及幅值很强的 脉冲信号,所以要求测量机本身的噪声极小,灵敏度很高,检波器的动态范围大,前级电路的过载能力强。 同时还具有多种检波功能,为适应不一样的测量需求,有峰值、准峰值、平均值和有效值等检波功能。

  人工电源网络又称线路阻抗稳定网络,是重要的 EMI传导测试设备,大多数都用在被试设备沿电源线向电 网发射的连续骚扰电压测量。该网络具备四项主要功 能:1、为试品提供通路至电网;2、将试品产生的射频 骚扰信号耦合至接收机;3、实现50Ω阻抗匹配;4、阻 止试品产生的射频骚扰信号进入电网;

  LED照明产品电磁兼容性(EMC)不合格不仅影 响自身正常工作,还可能会引起配电系统或联接在该系 统上的其它电子电器产品异常工作,在家庭生活 中常见的如导致电视机图像不清晰,音响设备杂音 等。在电磁污染日益严重的今天,要从充斥着各种电 磁污染源中分析出自身产品的电磁兼容特性变得愈 发困难,电波暗室、电磁屏蔽室等专业电磁兼容测试 场所帮您消除烦恼!

  通常对电磁骚扰发射的测量,需要一个平坦、空 旷、地面导电率均匀良好,且周围无任何反射物的测 试场地。在电磁污染遍布的今天,想要找到一块符合 开 阔 场 要 求 的 场 地 是 非 常 困 难 的 。 电 波 暗 室 (Anechoic Chamber)是一个为减少反射而在其内表 面上装有射频吸波材料的屏蔽室,可模拟开阔场的测 试条件,主要可用于辐射无线电骚扰(RE)。

  电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由 受试设备(EUT)的外观尺寸和测试要求确定。对于小 型LED照明产品,从节约场地和节省费用方面考虑, 可选用3m法紧凑型电波暗室;对于场地和费用不受 限制的LED照明产品测试,优先推荐选用标准3m法 电波暗室。

  电波暗室的性能的好坏决定了辐射骚扰测试的 准确度与否,其中屏蔽效能、归一化场地衰减、场均匀 性性以及场地电压驻波比是衡量暗室的主要性能指 标,吸波材料、屏蔽门等暗室主要部件对暗室性能影 响很大。吸波材料能够吸收投射到其表面的电磁波能 量,对整个暗室性能起着决定性的作用,对于30MHz 以上的辐射骚扰,采用了杭州远方仪器有限公司建造 的电波暗室,其中的吸波材料为复合型吸波材料,它 兼具铁氧体材料和尖劈吸波材料的优点,可确保从 30MHz到高达40GHz频率范围内的暗室性能,完全 覆盖辐射发射的测试频率范围;暗室屏蔽门采用的是 10kHz~18GHz频率范围内插入损耗大于100dB的优质屏蔽门,可有效确保屏蔽性能。

  屏蔽室就是用金属材料制造成一个六面体房间,由 于金属板(网)对入射电磁波的吸收损耗、界面反射损 耗和板内反射损耗,使其电磁波的能量大大的减弱, 而使屏蔽室产生屏蔽作用。电磁屏蔽室用于隔离室内 和室外的电磁环境,既可防止外部电磁干扰进入室 内,影响被试设备的测试,又可限制室内大功率高频 设备的电磁泄漏,防止影响周围的人及设备的正常工 作,是传导骚扰测试的理想场地。

  如图8是典型的电磁屏蔽室,由远方仪器建造, 主要可用于传导骚扰测试以及三环天线、CDN法辐 射发射,屏蔽室内部采用双面热镀锌钢板作为高架地 板,相比传统的静电地板,具有能够承担重量的能力好,抗氧化能力强、耐磨性好等特点;此外截止通风波导窗在保证 通风性能的前提下,通过更为合理的尺寸设计,使得 屏蔽性能比传统设计的波导窗更具有屏蔽优势;屏蔽 室的最大屏蔽效能优于100dB。

  本文整理归纳了国际上照明产品相关电磁兼容 (EMC)测试标准,全面介绍了照明产品EMC测试项 目,并着重阐述了传导骚扰、辐射骚扰这两个EMI项 目的检验测试的内容。电磁兼容性是影响照明产品可靠性及 安全性的主要的因素,对LED照明产品做EMC测试 对于提高照明产品质量,进而促进照明行业健康发展 很有重要的意义。

  1 涂辛雅等 .LED照明产品的EMC检测技术探讨 [C].2013年中国照明论坛 — — LED照明产品设 计、应用与创新论坛文集,2013

  2 郭远东.传导骚扰超标的几种常用方法[J].环境技 术,2011,6:36-39

  3 吴景贤等.电气照明设备的电磁兼容传导骚扰整改案例分析[J].电工电气,2010,(5)

  4 潘峰.照明设备电磁兼容辐射骚扰CDN法与电波 暗室法的关系研究[J].广东科技,2014,3(6):145-146返回搜狐,查看更加多

友情链接: 百度
Copyright 2020 爱博平台. All Rights Reserved 苏ICP备19056139号-1