LED照明產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）測(cè)試

LED照明產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）測(cè)試。LED憑借自身高光效、長(zhǎng)壽命、節(jié)能環(huán)保等顯著優(yōu)勢(shì)在照明行業(yè)中漸漸確立了龍頭地位，如室內(nèi)、室外照明等眾多領(lǐng)域。伴隨國(guó)家各類(lèi)扶植政策的出臺(tái)，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出大批LED照明產(chǎn)品制造廠商，但是LED照明產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，在一定程度上影響了LED照明產(chǎn)品的推廣。根據(jù)市場(chǎng)質(zhì)檢專(zhuān)項(xiàng)抽查，LED照明產(chǎn)品不合格率達(dá)到73.9%，其中不合格項(xiàng)主要集中在諧波電流、浪涌沖擊、騷擾電壓等電磁兼容測(cè)試項(xiàng)目。電磁兼容性（EMC）是影響LED照明產(chǎn)品可靠性的重要因素。

1、EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)際上尚無(wú)針對(duì)LED照明產(chǎn)品專(zhuān)用的EMC標(biāo)準(zhǔn)，目前的作法是根據(jù)LED照明產(chǎn)品應(yīng)用的領(lǐng)域，參考執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如車(chē)用LED照明產(chǎn)品應(yīng)參照CISPR25《用于保護(hù)車(chē)輛接收機(jī)的無(wú)線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法》、ISO7637-2《道路車(chē)輛 由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾 沿電源線的瞬態(tài)傳導(dǎo)》和ISO11452《道路車(chē)輛 用窄帶發(fā)射的電磁能量進(jìn)行電磁干擾 部件試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行EMC測(cè)試，這部分內(nèi)容本文不作討論。本文探討的重點(diǎn)是一般用途LED照明產(chǎn)品（除車(chē)用照明、航空照明、影印機(jī)等專(zhuān)用LED照明設(shè)備）的EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，具體如下表所示。

2、EMC測(cè)試項(xiàng)目

LED照明產(chǎn)品的EMC測(cè)試項(xiàng)目目前可以分為電磁干擾（EMI）和電磁敏感度（EMS）。EMI（Electromagnetic Interference）即電磁干擾測(cè)試，是測(cè)試LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生的可能引起其它事物（包括設(shè)備、系統(tǒng)、人及動(dòng)植物）性能降低或產(chǎn)生損害的電磁騷擾。EMS（Electromagnetic Susceptibility）即電磁敏感性（抗擾度）測(cè)試，是測(cè)試LED照明產(chǎn)品對(duì)電磁騷擾如雷擊、ESD靜電抗擊測(cè)試和振鈴波等抗擾能力。

LED照明產(chǎn)品的EMC測(cè)試項(xiàng)目

上表列舉了LED照明產(chǎn)品的EMC測(cè)試項(xiàng)目、包括主要測(cè)試內(nèi)容、主要測(cè)試設(shè)備、測(cè)試環(huán)境。以下將著重討論EMI電磁干擾、靜電放電、浪涌沖擊這三方面測(cè)試內(nèi)容。

2.1、EMI測(cè)試

電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference），有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。眾所周知，EMC的測(cè)試目標(biāo)是電子電器設(shè)備，而照明設(shè)備作為其中重要的一塊，自然也有相應(yīng)的約束。如美國(guó)的FCC認(rèn)證，歐盟的CE認(rèn)證等都對(duì)LED照明設(shè)備提出了相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目。當(dāng)談?wù)摰诫姶鸥蓴_時(shí)，一般來(lái)講有兩種干擾源；一種是傳導(dǎo)干擾，主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾，LED燈具的FCC認(rèn)證傳導(dǎo)干擾掃瞄測(cè)試頻率從0.15MHz開(kāi)始至30MHz結(jié)束，CE認(rèn)證中的傳導(dǎo)干擾掃瞄測(cè)試頻率從9KHz開(kāi)始至30MHz結(jié)束。 另外一種干擾是輻射干擾，主要是指電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)通過(guò)空間耦合把干擾信號(hào)傳給另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備，LED燈具的FCC認(rèn)證空間輻射干擾掃瞄測(cè)試頻率從30MHz開(kāi)始至1GHz結(jié)束，CE認(rèn)證中的空間輻射干擾掃瞄測(cè)試頻率從30KHz開(kāi)始至300MHz結(jié)束。

在照明行業(yè)中，在測(cè)試9KHz-30MHz波段的EMI中有兩種方法，一種是采用Antenna（天線）和EMI接收機(jī)，其依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是CISPR15，EN55015，GB17743。對(duì)于照明燈具可能產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)設(shè)備，需要采用CISPR16-1-4規(guī)定的三環(huán)天線測(cè)量其低頻磁場(chǎng)輻射騷擾。主要是由三環(huán)天線和EMI接收機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)需在屏蔽室室內(nèi)進(jìn)行。注：三環(huán)天線將X方向，Y方向和Z方向低頻磁場(chǎng)分量轉(zhuǎn)化為RF信號(hào)，并通過(guò)同軸開(kāi)關(guān)三個(gè)通道輸送到EMI接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量；另外一種是采用LISN測(cè)試方法，測(cè)試時(shí)需要由EMI接收機(jī)+人工電源網(wǎng)絡(luò)+LISN和測(cè)試軟件進(jìn)行。傳導(dǎo)騷擾測(cè)試系統(tǒng)用于測(cè)量燈和燈具照明設(shè)備在正常工作狀態(tài)下電源端口產(chǎn)生的騷擾，LISN實(shí)現(xiàn)RF信號(hào)的隔離，采樣，阻抗匹配，并為EUT提供電通道，EMI接收機(jī)對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并最終由EMI測(cè)試軟件進(jìn)行分析，處理和判限。測(cè)試時(shí)需在屏蔽室進(jìn)行。

與此同時(shí)，在9KHz-300MHz波段的EMI測(cè)試中采用的是CDN法。在CISPR15，EN55015和GB17743標(biāo)準(zhǔn)中還提供另外一種照明設(shè)備的輻射電場(chǎng)騷擾測(cè)試方法，即CDN共模端子電壓法。采用CDN法，主要包括EMI接收機(jī)，CDN和衰減器。測(cè)試時(shí)可以在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行。

根據(jù)相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)如CISPR16，力汕研發(fā)生產(chǎn)了兩款EMI測(cè)試設(shè)備，而針對(duì)傳統(tǒng)及新型照明行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，兩款設(shè)備的掃描頻率各不同， EMI-9KB EMI掃描頻率為9KHz~300MHz，適合LED及傳統(tǒng)照明設(shè)備的檢測(cè)； EMI-9KA EMI掃描頻率為9KHz~30MHz則主要適合傳統(tǒng)照明設(shè)備的檢測(cè)。而判定被測(cè)物是否符合標(biāo)準(zhǔn)，我們引用了峰值，準(zhǔn)峰值和平均值三個(gè)值來(lái)判定，考慮到不同標(biāo)準(zhǔn)的差異，軟件可直接調(diào)用GB17743、FCC、EN55015、GB4343等判定標(biāo)準(zhǔn)。

2.2、靜電放電

LED屬于半導(dǎo)體器件，在LED制造、裝配、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用各階段中，生產(chǎn)設(shè)備、材料、和操作者都可能給LED帶來(lái)靜電損失，導(dǎo)致LED過(guò)早出現(xiàn)漏電流增大、光衰加重，甚至“死燈”現(xiàn)象。靜電放電對(duì)LED的電光參數(shù)包括反向漏電流、正向I-V特性、光通量均會(huì)造成一定程度的劣化。靜電放電是影響   LED及LED照明產(chǎn)品可靠性的重要因素之一。

LED是LED照明產(chǎn)品的關(guān)鍵材料。對(duì)于LED的靜電放電抗擾度測(cè)試，應(yīng)遵循相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ESD STM5.1、ANSI/ESD STM5.2，國(guó)際電子電工協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JESD22-A114D、JESD22-A115-A，美國(guó)軍方標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-883等。上海力汕電子科技研發(fā)的的ESD61000-2靜電放電發(fā)生器專(zhuān)門(mén)針對(duì)LED靜電敏感等級(jí)判定要求及特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，采用機(jī)器模式（MM）及人體模式（HBM）靜電放電試驗(yàn)，靜電放電電壓最高可達(dá)30KV；LED電壓、電流測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)0.2%；LED正向電壓分辨率1mV；反向漏電流分辨率0.01μA。對(duì)于LED照明產(chǎn)品而言，其整體的靜電放電抗擾度測(cè)試須按照GB/T 17626.2/IEC61000-4-2進(jìn)行。接觸放電是首選的測(cè)試方法，對(duì)LED照明產(chǎn)品機(jī)殼上每個(gè)可觸及的金屬部件（不包括接線端）進(jìn)行20次連續(xù)放電，正負(fù)極性各10次。在無(wú)法進(jìn)行接觸放電的部位可使用空氣放電。間接放電應(yīng)根據(jù)GB/T17626.2的規(guī)定施加于水平或垂直耦合板上。

2.3、浪涌沖擊

雷擊是很普遍的氣候現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界有4萬(wàn)多個(gè)雷暴中心，每天有8百萬(wàn)次雷擊，這意味著每秒鐘有100次左右的雷擊發(fā)生。雷電擊中附近地面或鄰近物體，在其周?chē)a(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，線路上會(huì)感應(yīng)高電壓、大電流。另外一方面，在電力系統(tǒng)中浪涌也是一種非常普遍的現(xiàn)象。如主電源系統(tǒng)切換、設(shè)備接地網(wǎng)或接地系統(tǒng)間的短路和飛弧故障等等。

LED照明產(chǎn)品尤其是戶外照明產(chǎn)品如果不重視雷擊浪涌方面的保護(hù)，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品可靠性。大面積的LED路燈在雷雨天氣后損壞的事例屢見(jiàn)不鮮；據(jù)某質(zhì)監(jiān)局在一次針對(duì)LED路燈的質(zhì)量抽查中發(fā)現(xiàn)，近60%的LED路燈無(wú)法滿足雷擊浪涌要求。為評(píng)估LED照明產(chǎn)品的浪涌沖擊抗擾性能，須按照IEC/EN61000-4-5和GB/T 17625.5的要求進(jìn)行浪涌沖擊測(cè)試。其測(cè)試原理如圖5所示，共模和差模試驗(yàn)的耦合網(wǎng)絡(luò)是不同的，差模試驗(yàn)即線-線試驗(yàn)，其耦合電容是18μF，用于模擬實(shí)際云層和大地間的電容；共模試驗(yàn)即線-地試驗(yàn)，其耦合網(wǎng)絡(luò)由電容和電阻串聯(lián)組成，其中電容為9μF，電阻為10Ω。

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