近年來,，大功率LED照明技術(shù)快速發(fā)展，由于LED光源具有節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),，符合“節(jié)能減排”、“低碳經(jīng)濟(jì)”的理念和世界發(fā)展的大趨勢(shì),，因此,，在各個(gè)照明領(lǐng)域都得到廣泛的重視和應(yīng)用。在舞臺(tái)和影視照明方面,，更由于LED燈具能應(yīng)用色彩加法原理無光損地獲得各種色彩,、調(diào)光性能好、能瞬間啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞,。
中央電視臺(tái)在新臺(tái)址的建設(shè)中希望其演播室能推廣應(yīng)用LED照明,，特組織了各方面的專家，于2009年12月成立了《LED照明燈具在電視演播室應(yīng)用研究》課題組,，對(duì)LED燈具在演播室應(yīng)用進(jìn)行全方位的研究,，為L(zhǎng)ED燈具在電視臺(tái)演播室全面推廣提供科學(xué)依據(jù)。筆者有幸參加了課題組,，并承擔(dān)了LED燈具對(duì)演播室電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" 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title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾" title="電磁干擾">電磁干擾方面的研究工作,，本文是在該課題研究的基礎(chǔ)上寫成的。
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(gè)能將220 V交流電轉(zhuǎn)換成符合LED工作要求低壓直流的電源，但是舞臺(tái)和影視用的燈具又需要具有調(diào)光功能,，因此,，其電源更為復(fù)雜。目前演播室用LED燈具配置的電源裝置其主流模式是：
?。?）前級(jí)采用普通脈沖寬度調(diào)制（PWM）的開關(guān)電源,，作為低壓直流電源，開關(guān)頻率通常為幾十千赫茲,。
?。?）后級(jí)再以斬波方式，進(jìn)行低頻脈沖寬度調(diào)制,，用調(diào)節(jié)占空比的方式來調(diào)節(jié)燈具的亮度,。這一部分電路通常為燈具廠自行開發(fā)，開關(guān)頻率各廠差異較大。通常為數(shù)百赫茲到幾十千赫茲不等,。
在脈沖寬度調(diào)制的工作方式中,，電源裝置對(duì)電流的斬波會(huì)產(chǎn)生高次諧波，其對(duì)劇場(chǎng)和演播室中的音,、視頻系統(tǒng)和其他弱電系統(tǒng)產(chǎn)生無線電騷擾,，可能影響其他設(shè)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(huì)使工頻電流發(fā)生畸變,，產(chǎn)生的低次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，影響其他電氣設(shè)備運(yùn)行,。
因此,，需要對(duì)LED燈具進(jìn)行一系列的測(cè)試：按國(guó)標(biāo)GB17743-2007《電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法》進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量其無線電騷擾特性是否滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求,；按國(guó)標(biāo)GB 17625.1-2003 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值（設(shè)備每相輸入電流≤16A）》進(jìn)行測(cè)試,，測(cè)試其諧波電流是否滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。
通過本課題的實(shí)驗(yàn)和研究,，了解LED燈具在演播室使用中可能產(chǎn)生電磁干擾的相關(guān)數(shù)據(jù),，并提出相應(yīng)的解決措施,。
2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法
2.1 實(shí)驗(yàn)條件
本研究需要專業(yè)的各種電磁兼容測(cè)試設(shè)備,，如電源分析儀、人工電源網(wǎng)絡(luò),、傳導(dǎo)測(cè)試接收機(jī),、輻射干擾接收機(jī)和三環(huán)天線等，有的測(cè)試還需要在電波暗室中進(jìn)行,，因此,，必須委托經(jīng)國(guó)家相關(guān)部門批準(zhǔn)的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
2.2 試驗(yàn)用燈具
試驗(yàn)用燈具共有2類5個(gè)型號(hào),。每個(gè)型號(hào)1個(gè)燈具,，共5個(gè)燈具。詳見表1,。
表1 試驗(yàn)用燈具類型和編號(hào)
2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
?。?）按國(guó)標(biāo)GB 17743-2007要求，找出調(diào)光過程中產(chǎn)生的最大騷擾點(diǎn),，測(cè)量該點(diǎn)的無線電騷擾值,。
（2）按國(guó)標(biāo)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(gè)相等的級(jí)段,，測(cè)試各級(jí)段的諧波分量。
2.4 實(shí)驗(yàn)方法和步驟
先將待測(cè)的燈具老化100小時(shí)，待燈具的參數(shù)穩(wěn)定之后,，再送檢,。
2.4.1 無線電騷擾測(cè)試
2.4.1.1 傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)試
按國(guó)標(biāo)GB 17743-2007的要求在燈具電源端和控制端進(jìn)行測(cè)試。
?。?）燈具電源端測(cè)試按以下5個(gè)頻段進(jìn)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。
?。?） 燈具控制端測(cè)試按以下2個(gè)頻段進(jìn)行：150 kHz ～0.5 MHz,；0.5 MHz ～ 30 MHz。
2.4.1.2 輻射電磁騷擾測(cè)試
按國(guó)標(biāo)GB 17743-2007的要求進(jìn)行測(cè)試,。
按國(guó)標(biāo)GB 17743-2007的要求進(jìn)行測(cè)試,。
（1）9 kHz ～ 30 MHz頻率范圍測(cè)試按以下4個(gè)頻段進(jìn)行：9 kHz ～ 70 kHz,；70 kHz ～ 150 kHz,；150 kHz ～3.0 MHz；3.0 MHz ～ 30 MHz,。圖1為其測(cè)試裝置示意圖,。
圖1 9 kHz ～ 30 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測(cè)試裝置示意圖
（2） 在電波暗室中,，對(duì)30 MHz ～ 300 MHz頻率范圍測(cè)試按以下2個(gè)頻段進(jìn)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(cè)試裝置示意圖,。
圖2 30 MHz ～ 300 MHz頻率范圍輻射電磁騷擾測(cè)試裝置示意圖
以上測(cè)試的無線電騷擾特性限值見GB 17743-2007,。
2.4.2 諧波測(cè)試
按國(guó)標(biāo)GB 17625.1-2003中對(duì)C類設(shè)備以及內(nèi)置調(diào)光器燈具的要求測(cè)試燈具的諧波分量，在最小功率和最大功率之間分為5個(gè)相等的級(jí)段,，即在20%,、40%、60%,、80%和100%功率條件下測(cè)試各諧波分量,，測(cè)試諧波次數(shù)n的范圍為：
n = 2、3,、5,、7、9以及11 ≤ n ≤ 39（僅有奇次諧波）
圖3為諧波電流測(cè)試裝置示意圖,。
圖3 諧波電流測(cè)試裝置示意圖
以上測(cè)試的諧波電流發(fā)射限值見GB 17625.1-2003,。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
從本次研究的燈具樣本1# ～ 5#中挑選了1#,、3#和4#燈具送北京市家用電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢測(cè)，但各個(gè)燈具的測(cè)試結(jié)果不同程度地超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值,，為此,，燈具廠對(duì)燈具進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，改進(jìn)后的1#燈具重新送檢,，并通過了兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試,。
5#和2#燈具分別送廣州相關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)檢測(cè)，均已通過兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試,。
以下是對(duì)其中3個(gè)燈具的主要測(cè)試參數(shù)進(jìn)行分析,。
3.1 1#燈具測(cè)試結(jié)果
3.1.1 無線電騷擾特性測(cè)量
（1）傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)試
A. 燈具的電源端頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）,。參見圖4,。
圖4 電源端9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）
B. 燈具的電源端頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（平均值）。參見圖5,。
圖5 電源端9 kHz ~ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（平均值）
?。?）輻射電磁騷擾測(cè)試
A. 頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾根據(jù)GB 17743-2007，燈具應(yīng)在三個(gè)互相正交的環(huán)形天線系統(tǒng)中測(cè)試,，每一環(huán)形天線分別測(cè)試輻射電磁騷擾,，圖6是其中水平環(huán)形天線測(cè)試的輻射電磁騷擾值。
圖6 水平環(huán)形天線測(cè)試的輻射電磁騷擾值
B. 頻率為30 MHz ～ 300 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾本次測(cè)試是采用CDN法測(cè)試,，限值應(yīng)符合GB 17743-2007的相應(yīng)要求,，測(cè)試結(jié)果見圖7。
圖7 頻率為30 MHz ～ 300 MHz范圍內(nèi)CDN法測(cè)試的輻射電磁騷擾
以上測(cè)試根據(jù)測(cè)試單位告知是在全功率的42%左右（控制數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制6C,，最大值為FF）,、無線電騷擾最大時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù),。根據(jù)上述測(cè)試數(shù)據(jù),，1#燈具的電源端的傳導(dǎo)騷擾電壓和輻射電磁騷擾，達(dá)到GB 17743-2007的要求,。
注：本次測(cè)試未對(duì)控制端的傳導(dǎo)騷擾電壓進(jìn)行測(cè)試,。
3.1.2 諧波電流測(cè)量
根據(jù)GB 17625.1-2003的要求應(yīng)在最小功率和最大功率之間分為5個(gè)相等的級(jí)段，即在20%,、40%,、60%、80%和100%功率條件下測(cè)試各諧波分量,，測(cè)試單位僅提供20%和其他情況下干擾最大時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù),。
（1）在全功率的20%,，即24 W左右時(shí),，測(cè)試數(shù)據(jù)見圖8。
圖8 在全功率的20%時(shí)的諧波電流
（2）除全功率的20%外,，其他功率下諧波最大時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)見圖9,。
圖9 除全功率的20%外，其他功率下諧波最大情況的諧波電流
根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù),， 1 # 燈具的諧波電流達(dá)到GB17625.1-2003的要求,，在低功率（20%）時(shí)，雖有較大的偶次諧波,，但GB 17625.1-2003對(duì)2次以外的偶次諧波無限定,。
這也是造成電流波形畸變較大（見圖10）的原因，應(yīng)引起重視,。
圖10 1#燈具的電流波形
3.2 5#燈具測(cè)試結(jié)果
3.2.1 無線電騷擾特性測(cè)量
?。?）傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)試。
A. 燈具的電源端頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）,，參見圖11,。
圖11 燈具電源端頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）
B. 燈具的控制端頻率為150 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）。參見圖12,。
圖12 燈具控制端頻率為150 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）
（2） 輻射電磁騷擾測(cè)試
A. 燈具在頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾,。
根據(jù)GB 17743-2007，燈具應(yīng)在三個(gè)互相正交的環(huán)形天線系統(tǒng)中測(cè)試,，每一環(huán)形天線分別測(cè)試輻射電磁騷擾,，圖13是其中一個(gè)環(huán)形天線測(cè)試的輻射電磁騷擾值。
圖13 頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾
B. 燈具在頻率為30 MHz ～ 300 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾,。
由于電波暗室較小,，無法按GB 17743-2007的測(cè)試要求在10 m距離進(jìn)行測(cè)試，本次頻率為30 MHz ～ 300MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾的實(shí)際測(cè)試距離為3 m,，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 9254-2008 《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測(cè)量方法》的10.8,，如在不同測(cè)試距離測(cè)試時(shí)，可根據(jù)下列公式換算：
L2＝L1（d1/d2）,。
L1——距離d1處規(guī)定的限值,。
L2——距離d2時(shí)的新限值。
因此,，將GB 17743-2007的限值換算成表2,。天線垂直方向和水平方向的測(cè)試結(jié)果如圖14所示。
圖14 頻率為30 MHz ～ 300 MHz范圍內(nèi)輻射電磁騷擾
表2 減少測(cè)試距離限值換算的結(jié)果
注：對(duì)于這種減少測(cè)試距離,、限值換算的測(cè)試方式的準(zhǔn)確度有不同的看法,。一般在電波暗室不能滿足10m測(cè)試距離時(shí)可用CDN測(cè)試法，此測(cè)試法為GB 17743-2007所允許,。
以上測(cè)試根據(jù)檢測(cè)單位告知是在全功率下進(jìn)行的,，全功率是該燈無線電騷擾最大狀態(tài),。根據(jù)上述測(cè)試數(shù)據(jù)，5#燈具的電源端和控制端的傳導(dǎo)騷擾電壓及其輻射電磁騷擾,，都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17743-2007的要求,。檢測(cè)單位提供了該燈測(cè)試合格的正式測(cè)試報(bào)告。
3.2.2 諧波電流測(cè)量
根據(jù)GB 17625.1-2003的要求應(yīng)在最小功率和最大功率之間分為5個(gè)相等的級(jí)段,，即在20%,、40%、60%,、80%和100%功率條件下測(cè)試各諧波分量,，以下是5種情況下的測(cè)試數(shù)據(jù)，參見圖15 ～圖19,。
圖15 100%功率條件下測(cè)試各諧波分量
圖16 80%功率條件下測(cè)試各諧波分量
圖17 60%功率條件下測(cè)試各諧波分量
圖18 40%功率條件下測(cè)試各諧波分量
圖19 20%功率條件下測(cè)試各諧波分量
根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù),，5#燈具的諧波電流全部達(dá)到GB17625.1-2003的要求，在5種功率測(cè)試過程中11次諧波相對(duì)較大,，但都在限值以下,。且此燈電流波形畸變相對(duì)較小。參見圖20,。
圖20 5#燈具的電流波形
3.3 3#燈具測(cè)試結(jié)果
3.3.1 無線電騷擾特性測(cè)量
燈具的電源端頻率為9 kHz ～ 30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）,。參了圖21。
圖21 電源端頻率為9 kHz ～30 MHz范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾電壓（準(zhǔn)峰值）
從以上數(shù)據(jù)表明3＃燈具在631.5 kHz和771 kHz處的騷擾電壓超過了GB 17743-2007的限值,。
3.3.2 諧波電流測(cè)量
該燈在滿功率（50 W）的條件下進(jìn)行了諧波測(cè)試,，測(cè)試結(jié)果如表3。
表3 3#燈具在滿功率（50 W）條件下諧波測(cè)試的結(jié)果
從表3 中可知絕大多數(shù)的諧波電流都超過了GB17625.1-2003的規(guī)定,，表中的“Fail”即表示不合格,。此外，該燈的功率因數(shù)特別低,，只有0.455,。
注： 該燈僅在滿功率情況下測(cè)試， 未按G B17625.1-2003的要求在最小功率和最大功率之間分為5個(gè)相等的級(jí)段,，即沒有在20%,、40%,、60%,、80%和100%功率條件下測(cè)試各諧波分量。
4 結(jié)論與建議
4.1 結(jié)論
LED燈具工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的無線電騷擾和諧波,，但只要在燈具中配置電磁兼容性能優(yōu)質(zhì)的電源裝置,，電磁干擾可以控制在標(biāo)準(zhǔn)許可的范圍內(nèi)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的燈具不會(huì)影響演播室和舞臺(tái)其他設(shè)備的正常工作,。
4.2 建議
?。?）電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)均屬?gòu)?qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),，采購(gòu)LED燈具時(shí)，應(yīng)在電磁干擾方面嚴(yán)格把關(guān),，應(yīng)要求供貨方提供相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試合格報(bào)告,。
（2）即使是符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的LED燈具工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定程度的3次諧波,，絕對(duì)值雖不太大,，但大量使用LED燈具時(shí)，應(yīng)予以重視,。諧波測(cè)試資料顯示LED燈具的電流波形會(huì)有不同程度的畸變,。在三相供電中，各相線中的3次諧波在電源的中性線中是不能互相抵消的,，因此,，演播室燈光供電線路的中性線的截面積不應(yīng)過小，宜與相線截面積等同,。
?。?）在本次研究中，由于燈具委托不同的測(cè)試單位進(jìn)行檢測(cè),，導(dǎo)致測(cè)試的項(xiàng)目和方法不盡相同,。如有的燈具未對(duì)控制端測(cè)試無線電騷擾值，在諧波測(cè)試中,，有的燈具未按5個(gè)相等的級(jí)段測(cè)試,。LED演藝燈具作為新型燈具，目前相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)規(guī)定尚不十分明確,，建議盡快制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),，明確對(duì)電磁干擾方面的質(zhì)量指標(biāo)要求。