照明產(chǎn)品的電磁兼容（EMC）問(wèn)題及檢測技術(shù)

LED憑借自身高光效、長(cháng)壽命、節能環(huán)保等顯著(zhù)優(yōu)勢在照明行業(yè)中漸漸確立了龍頭地位，如室內、室外照明等眾多領(lǐng)域。伴隨國家各類(lèi)扶植政策的出臺，國內涌現出大批LED照明產(chǎn)品制造廠(chǎng)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。很據市場(chǎng)質(zhì)檢專(zhuān)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(wú)針對LED照明產(chǎn)品專(zhuān)用的EMC標準，目前的作法是根據LED照明產(chǎn)品應用的領(lǐng)域，參考執行相關(guān)標準。如車(chē)用LED照明產(chǎn)品應參照CISPR25《用于保護車(chē)輛接收機的無(wú)線(xiàn)電騷擾特性的限值和測量方法》、ISO7637-2《道路車(chē)輛 由傳導和耦合引起的電騷擾 沿電源線(xiàn)的瞬態(tài)傳導》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 部件試驗方法》等標準執行EMC測試，這部分內容本文不作討論。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、影印機等專(zhuān)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、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 LED照明產(chǎn)品的EMC測試項目

     表2列舉了LED照明產(chǎn)品的EMC測試項目、包括主要測試內容、主要測試設備、測試環(huán)境。以下將著(zhù)重討論EMI電磁干擾、靜電放電、浪涌沖擊這三方面測試內容。

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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(guò)導電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上的信號耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。在高速PCB及系統設計中，高頻信號線(xiàn)、集成電路的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為具有天線(xiàn)特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。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(guān)的測試項目。當談?wù)摰诫姶鸥蓴_時(shí)，一般來(lái)講有兩種干擾源；一種是傳導干擾，主要是電子設備產(chǎn)生的干擾信號通過(guò)導電介質(zhì)或公共電源線(xiàn)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(kāi)始至30MHz結束，CE認證中的傳導干擾掃瞄測試頻率從9KHz開(kāi)始至30MHz結束。 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(guò)空間耦合把干擾信號傳給另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )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(kāi)始至1GHz結束，CE認證中的空間輻射干擾掃瞄測試頻率從30KHz開(kāi)始至300MHz結束。

 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(xiàn)）和EMI接收機，其依據標準是CISPR15，EN55015，GB17743。對于照明燈具可能產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)設備，需要采用CISPR16-1-4規定的三環(huán)天線(xiàn)測量其低頻磁場(chǎng)輻射騷擾。主要是由三環(huán)天線(xiàn)和EMI接收機進(jìn)行測試，測試時(shí)需在屏蔽室室內進(jìn)行。注：三環(huán)天線(xiàn)將X方向，Y方向和Z方向低頻磁場(chǎng)分量轉化為RF信號，并通過(guò)同軸開(kāi)關(guān)三個(gè)通道輸送到EMI接收機進(jìn)行測量；另外一種是采用LISN測試方法，測試時(shí)需要由EMI接收機+人工電源網(wǎng)絡(luò )+LISN和測試軟件進(jìn)行。傳導騷擾測試系統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(shí)現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(jìn)行測量，并*終由EMI測試軟件進(jìn)行分析，處理和判限。測試時(shí)需在屏蔽室進(jìn)行。

 與此同時(shí)，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(chǎng)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(shí)可以在屏蔽室內進(jìn)行。

 根據相關(guān)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及傳統照明設備的檢測； EMI-9KA EMI掃描頻率為9KHz~30MHz則主要適合傳統照明設備的檢測。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(gè)值來(lái)判定，考慮到不同標準的差異，軟件可直接調用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(lái)靜電損失，導致LED過(guò)早出現漏電流增大、光衰加重，甚至“死燈”現象。靜電放電對LED的電光參數包括反向漏電流、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。對于LED的靜電放電抗擾度測試，應遵循相關(guān)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(huì )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(zhuān)門(mén)針對LED靜電敏感等級判定要求及特點(diǎn)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*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(jìn)行。接觸放電是優(yōu)選的測試方法，對LED照明產(chǎn)品機殼上每個(gè)可觸及的金屬部件（不包括接線(xiàn)端）進(jìn)行20次連續放電，正負極性各10次。在無(wú)法進(jìn)行接觸放電的部位可使用空氣放電。間接放電應根據GB/T17626.2的規定施加于水平或垂直耦合板上。為確保測試結果的重復性和一致性，靜電放電試驗必須按照GB/T17626.2第7章節內容規范布置。ESD61000-2靜電放電發(fā)生器校準數據如下：

                                   校準數據：