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LED电视普通照明灯具的电磁干扰问题探讨

2011-10-17 10:54
雷本祖
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  摘 要:LED电视普通照明灯具通常采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现LED的恒流供电和调光功能,因此会产生一定程度的无线电骚扰和谐波。本文通过对部分LED灯具的测试和研究,掌握LED灯具在使用中可能产生电磁干扰的相关数据,并提出相应的解决措施。

  近年来,大功率LED照明技术快速发展,由于LED光源具有节能环保、寿命长等优点,符合“节能减排”、“低碳经济”的理念和世界发展的大趋势,因此,在各个照明领域都得到广泛的重视和应用。在舞台和影视照明方面,更由于LED灯具能应用色彩加法原理无光损地获得各种色彩、调光性能好、能瞬间启动等优点倍受青睐。

  中央电视台在新台址的建设中希望其演播室能推广应用LED照明,特组织了各方面的专家,于2009年12月成立了《LED照明灯具在电视演播室应用研究》课题组,对LED灯具在演播室应用进行全方位的研究,为LED灯具在电视台演播室全面推广提供科学依据。笔者有幸参加了课题组,并承担了LED灯具对演播室电磁干扰方面的研究工作,本文是在该课题研究的基础上写成的。

 

  1 原理和目的

 

  LED光源是一种低压直流器件,因此,LED灯具需要有一个能将220 V交流电转换成符合LED工作要求低压直流的电源,但是舞台和影视用的灯具又需要具有调光功能,因此,其电源更为复杂。目前演播室用LED灯具配置的电源装置其主流模式是:

  (1)前级采用普通脉冲宽度调制(PWM)的开关电源,作为低压直流电源,开关频率通常为几十千赫兹。

  (2)后级再以斩波方式,进行低频脉冲宽度调制,用调节占空比的方式来调节灯具的亮度。这一部分电路通常为灯具厂自行开发,开关频率各厂差异较大。通常为数百赫兹到几十千赫兹不等。

  在脉冲宽度调制的工作方式中,电源装置对电流的斩波会产生高次谐波,其对剧场和演播室中的音、视频系统和其他弱电系统产生无线电骚扰,可能影响其他设备的正常工作。此外,由于电源装置中的整流电路和电容滤波电路会使工频电流发生畸变,产生的低次谐波会对电网造成污染,影响其他电气设备运行。

  因此,需要对LED灯具进行一系列的测试:按国标GB17743-2007《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》进行测试,测量其无线电骚扰特性是否满足该标准的要求;按国标GB 17625.1-2003 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》进行测试,测试其谐波电流是否满足该标准的要求。

  通过本课题的实验和研究,了解LED灯具在演播室使用中可能产生电磁干扰的相关数据,并提出相应的解决措施。

 

  2 实验内容和方法

 

  2.1 实验条件

  本研究需要专业的各种电磁兼容测试设备,如电源分析仪、人工电源网络、传导测试接收机、辐射干扰接收机和三环天线等,有的测试还需要在电波暗室中进行,因此,必须委托经国家相关部门批准的专业检测机构进行检测。

  2.2 试验用灯具

  试验用灯具共有2类5个型号。每个型号1个灯具,共5个灯具。详见表1。

 

  表1 试验用灯具类型和编号

  

 

  2.3 实验内容

  (1)按国标GB 17743-2007要求,找出调光过程中产生的最大骚扰点,测量该点的无线电骚扰值。

  (2)按国标GB 17625.1-2003要求,将灯具在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段,测试各级段的谐波分量。

  2.4 实验方法和步骤

  先将待测的灯具老化100小时,待灯具的参数稳定之后,再送检。

  2.4.1 无线电骚扰测试

  2.4.1.1 传导骚扰电压测试

  按国标GB 17743-2007的要求在灯具电源端和控制端进行测试。

  (1)灯具电源端测试按以下5个频段进行: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) 灯具控制端测试按以下2个频段进行:150 kHz ~0.5 MHz;0.5 MHz ~ 30 MHz。

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