關鍵詞： LED燈泡 , 技術講座 , 噪聲

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2012-2-23 19:00:19 上傳

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　　修訂后的日本《電氣用品安全法》將從2012年7月開始施行。經過此次修訂，LED燈泡也成為了該法規的適用對象。在幾項限制標準中，尤其引人關注的是關于電磁噪聲強度的限制。目前市場上出現了與白熾燈泡和燈泡型熒光燈相比電磁噪聲較大的LED照明器具，隨著修訂版《電氣用品安全法》的施行，必須采取嚴格的噪聲對策。本文將根據LED照明的現狀，就LED照明的噪聲種類、測評方法以及對策事例進行分析。
　　起源于東日本大地震的供電不足問題使得人們的節電意識迅速高漲，LED照明器具和采用LED背照燈的液晶電視等節能產品正逐漸成為市場主流。LED照明器具方面，燈泡型、螢光管型、吊燈以及吸頂燈等已經開始投入市場。
　　其中LED燈泡方面，不僅是知名照明廠商，新涉足廠商的產品也開始在家居用品店以低價銷售，LED燈泡市場正在迅速擴大。
　　與此同時，標準化及法規導入等旨在實現LED燈泡普及的環境也正在建立之中。此前，LED燈泡不在《電氣用品安全法》的適用對象之內。因此，有些LED照明產品的電磁噪聲較大。這樣一來，如果將路燈的燈具由汞燈換成LED燈泡，就會引起電視和收音機的接收障礙。
　　白熾燈泡是內部沒有電源電路的電阻性負載，因此不存在這類電磁噪聲問題。但換成LED燈泡后問題就凸現出來了。如果就這樣推進LED照明的普及，家中會出現多處噪聲源。
　　因此在海外，LED照明器具與普通照明器具一樣，都要符合國際標準CISPR15（《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》），各國均出臺了基于該標準的限制規定。
　　日本也將開始啟用這種限制規定。從2012年7月開始，LED燈泡將成為《電氣用品安全法》的適用對象。其中還包括關于噪聲強度的規定（預定噪聲端子電壓的頻帶為526.5kHz～30MHz、噪聲功率的頻帶為30MHz～300MHz）。
　　無論《電氣用品安全法》是否施行，隨著LED照明市場的擴大，與其他電子產品之間相互干擾的問題也是無法避免的。
　　LED燈泡的電磁噪聲源是其電源電路。由于LED燈泡的電源部在尺寸方面限制較為嚴格，因此需要用最少的元件實施電磁噪聲對策。尤其重要的是噪聲對策元件的選擇。因此，本文將以LED照明電源電路泄露的電磁噪聲種類及其測量方法、以及能有效抑制電磁噪聲的元件選擇方法為中心進行分析。
　　噪聲電流有兩種模式
　　一般情況下，EMC（電磁兼容性：electro-magnetic compatibility）標準中定義了兩種電磁噪聲的測量，分別是輻射到空中的“輻射噪聲”和流經電源線的“傳導噪聲（噪聲端子電壓）”（圖1）。噪聲電流中同時存在“差?！焙汀肮材！眱煞N模式的噪聲成分。差模噪聲是在信號線和地線之間產生的噪聲。而共模噪聲在是大地與信號線和大地與地線之間產生的噪聲，信號線和地線與大地之間的噪聲類型相同，即具有相同的相位和相同的振幅。

　　

2012-2-23 18:53:29 上傳

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　　圖1：在LED燈泡中觀測到的電磁噪聲示例

　　EMC規定中定義了輻射噪聲和傳導噪聲兩種電磁噪聲的測量，LED燈泡也不例外。有的LED燈泡產品的噪聲超過了CISPR15的規定值（準峰值：QP和平均值：AV）。
　　輻射噪聲的主要成分是共模噪聲（圖2（a））。這是因為，該噪聲的電流環路面積要遠遠大于差模噪聲的電流環路面積。

　　

2012-2-23 18:53:29 上傳

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　　圖2：電磁噪聲存在兩種模式

　　電磁噪聲有差模和共模兩種模式。輻射噪聲中主要是共模成分（a）。而傳導噪聲中，差模和共模兩種成分混合傳播的情況較多（b）
　　而在傳導噪聲中能觀測到差模和共模兩種成分（圖2（b））。如果是傳導噪聲，需要在掌握噪聲成分特點的基礎上，根據其特點采取對策。首先來介紹一下抑制傳導噪聲的方法。
　　區分電源的噪聲模式
　　傳導噪聲的測量，一般利用V型人工電源網絡，針對電源線1（L1）和電源線2（L2）各自的電磁噪聲，測量準峰值*（QP值）和平均值（AV值，圖3（a））。利用V型人工電源網絡雖然能測量各電源線與大地之間的噪聲電壓，但由于差模噪聲和共模噪聲二者合在一起，分不清哪種噪聲模式是主體。