LED电视普通照明灯具的电磁干扰问题研究

表2 减少测试距离限值换算的结果

　　注：对于这种减少测试距离、限值换算的测试方式的准确度有不同的看法。一般在电波暗室不能满足10m测试距离时可用CDN测试法，此测试法为GB 17743-2007所允许。

　　以上测试根据检测单位告知是在全功率下进行的，全功率是该灯无线电骚扰最大状态。根据上述测试数据，5#灯具的电源端和控制端的传导骚扰电压及其辐射电磁骚扰，都达到国家标准GB 17743-2007的要求。检测单位提供了该灯测试合格的正式测试报告。

3.2.2 谐波电流测量

　　根据GB 17625.1-2003的要求应在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段，即在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量，以下是5种情况下的测试数据，参见图15 ～图19。

图15 100%功率条件下测试各谐波分量

图16 80%功率条件下测试各谐波分量

图17 60%功率条件下测试各谐波分量

图18 40%功率条件下测试各谐波分量

图19 20%功率条件下测试各谐波分量

根据以上测试数据，5#灯具的谐波电流全部达到GB17625.1-2003的要求，在5种功率测试过程中11次谐波相对较大，但都在限值以下。且此灯电流波形畸变相对较小。参见图20。

图20 5#灯具的电流波形

　　3.3 3#灯具测试结果

　　3.3.1 无线电骚扰特性测量

　　灯具的电源端频率为9 kHz ～ 30 MHz范围内传导骚扰电压（准峰值）。参了图21。

图21 电源端频率为9 kHz ～30 MHz范围内传导骚扰电压（准峰值）

　　从以上数据表明3＃灯具在631.5 kHz和771 kHz处的骚扰电压超过了GB 17743-2007的限值。

　　3.3.2 谐波电流测量

　　该灯在满功率（50 W）的条件下进行了谐波测试，测试结果如表3。

表3 3#灯具在满功率（50 W）条件下谐波测试的结果

　　从表3 中可知绝大多数的谐波电流都超过了GB17625.1-2003的规定，表中的“Fail”即表示不合格。此外，该灯的功率因数特别低，只有0.455。

　　注： 该灯仅在满功率情况下测试， 未按G B17625.1-2003的要求在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段，即没有在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量。

　　4 结论与建议

　　4.1 结论

　　LED灯具工作时会产生一定程度的无线电骚扰和谐波，但只要在灯具中配置电磁兼容性能优质的电源装置，电磁干扰可以控制在标准许可的范围内，符合相关标准的灯具不会影响演播室和舞台其他设备的正常工作。

　　4.2 建议

　　（1）电磁兼容的标准均属强制性标准，采购LED灯具时，应在电磁干扰方面严格把关，应要求供货方提供相关标准的测试合格报告。

　　（2）即使是符合相关标准的LED灯具工作时也会产生一定程度的3次谐波，绝对值虽不太大，但大量使用LED灯具时，应予以重视。谐波测试资料显示LED灯具的电流波形会有不同程度的畸变。在三相供电中，各相线中的3次谐波在电源的中性线中是不能互相抵消的，因此，演播室灯光供电线路的中性线的截面积不应过小，宜与相线截面积等同。

　　（3）在本次研究中，由于灯具委托不同的测试单位进行检测，导致测试的项目和方法不尽相同。如有的灯具未对控制端测试无线电骚扰值，在谐波测试中，有的灯具未按5个相等的级段测试。LED演艺灯具作为新型灯具，目前相关国家标准中检测规定尚不十分明确，建议尽快制定相关标准，明确对电磁干扰方面的质量指标要求。

　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。

2.4.1.2 辐射电磁骚扰测试

　　按国标GB 17743-2007的要求进行测试。

　　按国标GB 17743-2007的要求进行测试。

　　（1）9 kHz ～ 30 MHz频率范围测试按以下4个频段进行：9 kHz ～ 70 kHz；70 kHz ～ 150 kHz；150 kHz ～3.0 MHz；3.0 MHz ～ 30 MHz。图1为其测试装置示意图。

图1 9 kHz ～ 30 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图

　　（2） 在电波暗室中，对30 MHz ～ 300 MHz频率范围测试按以下2个频段进行：30 MHz ～ 230 MHz；230 MHz～ 300 MHz。图2为30 MHz ～ 300 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图。

图2 30 MHz ～ 300 MHz频率范围辐射电磁骚扰测试装置示意图

　　以上测试的无线电骚扰特性限值见GB 17743-2007。

　　2.4.2 谐波测试

　　按国标GB 17625.1-2003中对C类设备以及内置调光器灯具的要求测试灯具的谐波分量，在最小功率和最大功率之间分为5个相等的级段，即在20%、40%、60%、80%和100%功率条件下测试各谐波分量，测试谐波次数n的范围为：

　　n = 2、3、5、7、9以及11 ≤ n ≤ 39（仅有奇次谐波）