LED電視普通照明燈具通常采用脈沖寬度調制(PWM)技術實現LED的恒流供電和調光功能,因此會產生一定程度的無線電騷擾和諧波。本文通過對部分LED燈具的測試和研究,掌握LED燈具在使用中可能產生電磁干擾的相關數據,并提出相應的解決措施。
1 原理和目的
LED光源是一種低壓直流器件,因此,LED燈具需要有一個能將220 V交流電轉換成符合LED工作要求低壓直流的電源,但是舞臺和影視用的燈具又需要具有調光功繞行電感能,因此,其電源更為復雜。目前演播室用LED燈具配置的電源裝置其插件電感器主流模式是:
(1)前級采用普通脈沖寬度調制(PWM)的開關電源,作為低壓直流電源,開關頻率通常為幾十千赫茲。
(2)后級再以斬波方式,進行低頻脈沖寬度調制,用調節占空比的方式來大電流電感調節燈具的亮度。這一部分電路通常為燈具廠自行開發,開關頻率各廠差異較大。通常為數百赫茲到幾十千赫茲不等。
在脈沖寬度調制的工作方式中,電源裝置對電流的斬波會產生高次諧波,其對劇場和演播室中的音、視頻系統和其他弱電系統產生無線電騷擾,可能影響其他設備的正常工作。此外,由于電源裝置中的整流電路和電容濾波電路會使工頻電流發生畸變,產生的低次諧波會對電網造成污染,影響其他電氣設備運行。
因此,需要對LED燈具進行一系列的測試:按國標GB17743-2007《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》進行測試,測量其無線電騷擾特性是否滿足該標準的要求;按國標GB 17625.1-2003 《電磁兼容 限值 諧波電流發射限值(設備每相輸入電流≤16A)》進行測試,測試其諧波電流是否滿足該標準的要求。
通過本課題的實驗和研究,了解LED燈具在演播室使用中可能產生電磁干擾的相關數據,并提出相應的解決措施。
2 實驗內容和方法
2.1 實驗條件
本研究需要專業的各種電磁兼扁平型電感容測試設備,如電源分析儀、人工電源網絡、傳導測試接收機、輻射干擾接收機和三環天線等,有的測試還需要在電波暗室中進行,因此,必須委托經國家相關部門批準的專業檢測機構進行檢測。
2.2 試驗用燈具
試驗用燈具共有2類5個型號。每個型號1個燈具,共5個燈具。詳見表1。
表1 試驗用燈具類型和編號
2.3 實驗內容
(1)按國標GB 17743-2007要求,找出調光過程中產生的最大騷擾點,測量該點的無線電騷擾值。
(2)按國標GB 17625.1-2003要求,將燈具在最小功率和最大功率之間分為5個相等的級段,測試各級段的諧波分量。
2.4 實驗方法和步驟
先將待測的燈具老化100小時,待燈具的參數穩定之后,再送檢。
2.4.1 無線電騷擾測試
2.4.1.1 傳導騷擾電壓測試
按國標GB 17743-2007的要求在燈具電源端和控制端進行測試。
(1)燈具電源端測試按以下5個頻段進行: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) 燈具控制端測試按以下2個頻段進行:150 kHz ~0.5 MHz;0.5 MHz ~ 30 MHz。
2.4.1.2 輻射電磁騷擾測試
按國標GB 17743-2007的要求進行測試。
按國標GB 17743-2007電感磁珠的要求進行測試。
(1)9 kHz ~ 30 MHz頻率范圍測試按以下4個頻段進行:9 kHz ~ 70 kHz;70 kHz ~ 150 kHz;150 kHz ~3.0 MHz;3.0 MHz ~ 30 MHz。圖1為其測試裝置示意圖。
圖1 9 kHz ~ 30 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測試裝置示意圖
(2) 在電波暗室中,對30 MHz ~ 300 MHz頻率范圍測試按以下2個頻段進行:30 MHz ~ 230 MHz;230 MHz~ 300 MHz。圖2為30 MHz ~ 300 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測試裝置示意圖。
圖2 30 MHz ~ 300 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測試裝置示意圖
以上測試的無線電騷擾特性限值見GB 17743-2007。
2.4.2 諧波測試
按國標GB 17625.1-2003中對C類設備以及內置調光器燈具的要求測試燈具的諧波分量,在最小功率和最大功率之間分為5個相等的級段,即在20%、40%、60%、80%和100%功率條件下測試各諧波分量,測試諧波次數n的范圍為: 大功率電感廠家 |大電流電感工廠