照明產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）問題及檢測技術

　　LED憑借自身高光效、長壽命、節(jié)能環(huán)保等顯著優(yōu)勢在照明行業(yè)中漸漸確立了龍頭地位，如室內(nèi)、室外照明等眾多領域。伴隨國家各類扶植政策的出臺，國內(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。跟據(jù)市場質(zhì)檢專項抽查，LED照明產(chǎn)品不合格率達到73.9%，其中不合格項主要集中在諧波電流、浪涌沖擊、騷擾電壓等電磁兼容測試項目。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測試標準

　　目前國際上尚無針對LED照明產(chǎn)品專用的EMC標準，目前的作法是根據(jù)LED照明產(chǎn)品應用的領域，參考執(zhí)行相關標準。如車用LED照明產(chǎn)品應參照CISPR25《用于保護車輛接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》、ISO7637-2《道路車輛 由傳導和耦合引起的電騷擾 沿電源線的瞬態(tài)傳導》和ISO11452《道路車輛 用窄帶發(fā)射的電磁能量進行電磁干擾 部件試驗方法》等標準執(zhí)行EMC測試，這部分內(nèi)容本文不作討論。本文探討的重點是一般用途LED照明產(chǎn)品（除車用照明、航空照明、影印機等專用LED照明設備）的EMC測試標準，具體如表1所示。

　　2、EMC測試項目

　　LED照明產(chǎn)品的EMC測試項目目前可以分為電磁干擾（EMI）和電磁敏感度（EMS）。EMI（Electromagnetic Interference）即電磁干擾測試，是測試LED照明產(chǎn)品產(chǎn)生的可能引起其它事物（包括設備、系統(tǒng)、人及動植物）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）測試，是測試LED照明產(chǎn)品對電磁騷擾如雷擊、ESD靜電抗擊測試和振鈴波等抗擾能力。

　　表2列舉了LED照明產(chǎn)品的EMC測試項目、包括主要測試內(nèi)容、主要測試設備、測試環(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試內(nèi)容。

　　2.1、EMI測試

　　電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference），有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡上的信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡。在高速PCB及系統(tǒng)設計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類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的測試目標是電子電器設備，而照明設備作為其中重要的一塊，自然也有相應的約束。如美國的FCC認證，歐盟的CE認證等都對LED照明設備提出了相關的測試項目。當談論到電磁干擾時，一般來講有兩種干擾源；一種是傳導干擾，主要是電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過導電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾，LED燈具的FCC認證傳導干擾掃瞄測試頻率從0.15MHz開始至30MHz結(jié)束，CE認證中的傳導干擾掃瞄測試頻率從9KHz開始至30MHz結(jié)束。 另外一種干擾是輻射干擾，主要是指電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個電網(wǎng)絡或電子設備，LED燈具的FCC認證空間輻射干擾掃瞄測試頻率從30MHz開始至1GHz結(jié)束，CE認證中的空間輻射干擾掃瞄測試頻率從30KHz開始至300MHz結(jié)束。

　　在照明行業(yè)中，在測試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，其依據(jù)標準是CISPR15，EN55015，GB17743。對于照明燈具可能產(chǎn)生的低頻磁場設備，需要采用CISPR16-1-4規(guī)定的三環(huán)天線測量其低頻磁場輻射騷擾。主要是由三環(huán)天線和EMI接收機進行測試，測試時需在屏蔽室室內(nèi)進行。注：三環(huán)天線將X方向，Y方向和Z方向低頻磁場分量轉(zhuǎn)化為RF信號，并通過同軸開關三個通道輸送到EMI接收機進行測量；另外一種是采用LISN測試方法，測試時需要由EMI接收機+人工電源網(wǎng)絡+LISN和測試軟件進行。傳導騷擾測試系統(tǒng)用于測量燈和燈具照明設備在正常工作狀態(tài)下電源端口產(chǎn)生的騷擾，LISN實現(xiàn)RF信號的隔離，采樣，阻抗匹配，并為EUT提供電通道，EMI接收機對RF信號進行測量，并最終由EMI測試軟件進行分析，處理和判限。測試時需在屏蔽室進行。

　　與此同時，在9KHz-300MHz波段的EMI測試中采用的是CDN法。在CISPR15，EN55015和GB17743標準中還提供另外一種照明設備的輻射電場騷擾測試方法，即CDN共模端子電壓法。采用CDN法，主要包括EMI接收機，CDN和衰減器。測試時可以在屏蔽室內(nèi)進行。

　　根據(jù)相關基礎標準如CISPR16，力汕研發(fā)生產(chǎn)了兩款EMI測試設備，而針對傳統(tǒng)及新型照明行業(yè)標準，兩款設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)照明設備的檢測； EMI-9KA EMI掃描頻率為9KHz~30MHz則主要適合傳統(tǒng)照明設備的檢測。而判定被測物是否符合標準，我們引用了峰值，準峰值和平均值三個值來判定，考慮到不同標準的差異，軟件可直接調(diào)用GB17743、FCC、EN55015、GB4343等判定標準。

　　2.2、靜電放電

　　LED屬于半導體器件，在LED制造、裝配、運輸、存儲、使用各階段中，生產(chǎn)設備、材料、和操作者都可能給LED帶來靜電損失，導致LED過早出現(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)品的關鍵材料。對于LED的靜電放電抗擾度測試，應遵循相關國際標準如美國國家標準ANSI/ESD STM5.1、ANSI/ESD STM5.2，國際電子電工協(xié)會標準JESD22-A114D、JESD22-A115-A，美國軍方標準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)生器專門針對LED靜電敏感等級判定要求及特點而設計，采用機器模式（MM）及人體模式（HBM）靜電放電試驗，靜電放電電壓最高可達30KV；LED電壓、電流測量準確度可達0.2%；LED正向電壓分辨率1mV；反向漏電流分辨率0.01μA。對于LED照明產(chǎn)品而言，其整體的靜電放電抗擾度測試須按照GB/T 17626.2/IEC61000-4-2進行。接觸放電是首選的測試方法，對LED照明產(chǎn)品機殼上每個可觸及的金屬部件（不包括接線端）進行20次連續(xù)放電，正負極性各10次。在無法進行接觸放電的部位可使用空氣放電。間接放電應根據(jù)GB/T17626.2的規(guī)定施加于水平或垂直耦合板上。為確保測試結(jié)果的重復性和一致性，靜電放電試驗必須按照GB/T17626.2第7章節(jié)內(nèi)容規(guī)范布置。ESD61000-2靜電放電發(fā)生器校準數(shù)據(jù)如下：

　　校準數(shù)據(jù)：

　　2.3、浪涌沖擊

　　雷擊是很普遍的氣候現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計，全世界有4萬多個雷暴中心，每天有8百萬次雷擊，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，在其周圍產(chǎn)生強大的電磁場，線路上會感應高電壓、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，會嚴重影響產(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不鮮；據(jù)某質(zhì)監(jiān)局在一次針對LED路燈的質(zhì)量抽查中發(fā)現(xiàn)，近60%的LED路燈無法滿足雷擊浪涌要求。為評估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的要求進行浪涌沖擊測試。其測試原理如圖5所示，共模和差模試驗的耦合網(wǎng)絡是不同的，差模試驗即線-線試驗，其耦合電容是18μF，用于模擬實際云層和大地間的電容；共模試驗即線-地試驗，其耦合網(wǎng)絡由電容和電阻串聯(lián)組成，其中電容為9μF，電阻為10Ω。

　　上海力汕電子科技研發(fā)的SG61000-5 智能型雷擊浪涌發(fā)生器采用大屏LCD操作界面，設備內(nèi)置Windows CE操作系統(tǒng)。設備最大測試電壓可達12KV，可自行設定公模和差模測試模式；同時該設備可以在結(jié)束測試后自動記錄EUT參數(shù)供研發(fā)人員參考。