LED灯泡的噪声对策式

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    修订后的《电气用品安全法》将从2012年7月开始施行。经过此次修订,LED灯泡也成为了该法规的适用对象。在几项限制(limit)标准中,尤其引人关注的是关于电磁(diàn cí)噪声强度的限制。目前(Nowadays)市场上出现了与白炽灯泡和灯泡型荧光灯相比电磁噪声较大的LED照明器具,随着修订版《电气用品安全法》的施行,必须采取严格的噪声对策。本文将根据LED照明的现状,就LED照明的噪声种类、测评方法以及对策事例进行分析。

  起源于东大地震的供电不足问题(Emerson)使得人们的节电意识迅速高涨,LED照明器具和采用LED背照灯的液晶电视等节能产品正逐渐成为市场主流。LED照明器具方面,灯泡型、萤光管型、吊灯以及吸顶灯等已经开始投入市场。 
  其中LED灯泡方面,不仅是知名照明厂商,新涉足厂商的产品也开始在家庭用品店以低价销售,LED灯泡市场正在迅速扩大。 
  与此同时,标准化及法规导入等旨在实现LED灯泡普及的环境也正在建立之中。此前,LED灯泡不在《电气用品安全法》的适用对象之内。因此,有些LED照明产品的电磁噪声较大。这样一来,如果将路灯的灯具由汞灯换成LED灯泡,就会引起电视和收音机的接收障碍。 
  白炽灯泡是内部没有电源电路的电阻性负载,因此不存在这类电磁噪声(泛指嘈杂、刺耳的声音。led灯珠PN结的端电压构成一定势垒,当加正向偏置电压时势垒下降,P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多,所以会出现大量电子向P区扩散,构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合,复合时得到的能量以光能的形式释放出去。这就是PN结发光的原理。)问题。但换成LED灯泡后问题就凸现出来了。如果就这样推进LED照明的普及(指遍布、遍及於一般),家中会出现多处噪声源。 
  因此在海外,LED照明器具与普通照明器具一样,都要符合国际标准CISPR15,各国均出台了基于该标准的限制规定。 
  也将开始启用这种限制规定。从2012年7月开始,LED灯泡将成为《电气用品安全法》的适用对象。其中还包括(bāo kuò)关于噪声强度的规定。 
  无论《电气用品安全法》是否施行,随着LED照明市场的扩大,与其他电子产品之间相互干扰的问题也是无法避免的。 
  LED灯泡的电磁(diàn cí)噪声源是其电源电路。由于LED灯泡的电源部在尺寸方面限制较为严格,因此需要用最少的元件实施电磁噪声对策。尤其重要的是噪声对策元件的选择。因此,本文将以LED照明电源电路泄露的电磁噪声种类及其测量方法、以及能有效抑制电磁噪声的元件选择方法为中心进行分析。 
  噪声电流有两种模式 
  一般情况下,EMC标准中定义了两种电磁噪声的测量,分别是辐射(Radiation)到空中的“辐射噪声”和流经电源线的“传导噪声”。led台灯就是以LED即发光二极管为光源的台灯,LED是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。其使用的LED照明技术是第三代照明技术。LED台灯使用产生的蓝光会对眼睛造成伤害,但也有一系列优点。噪声电流中同时存在“差模”和“共模”两种模式的噪声成分。差模噪声是在信号线和地线之间产生的噪声。而共模噪声在是大地与信号线和大地与地线之间产生的噪声,信号线和地线与大地之间的噪声类型相同,即具有相同的相位和相同的振幅。 
  EMC规定中定义了辐射(Radiation)噪声和传导噪声两种电磁(diàn cí)噪声的测量,LED灯泡也不例外。led台灯又称固态照明,作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术,具有节能、环保、安全可靠的特点,固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源,代表照明技术的未来。发展新固态照明,不仅是照明领域的革命,而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。有的LED灯泡产品的噪声超过了CISPR15的规定值。 
  辐射噪声的主要成分是共模噪声)。这是因为,该噪声的电流环路面积要远远大于差模噪声的电流环路面积。 
  电磁噪声有差模和共模两种模式。辐射噪声中主要是共模成分。而传导噪声中,差模和共模两种成分混合传播的情况较多 
  而在传导噪声中能观测到差模和共模两种成分(ingredient )。如果是传导噪声,需要在掌握噪声成分特点的基础上,根据其特点采取对策。首先来先容(Introduction)一下抑制传导噪声的方法(method)。 
  区分电源的噪声模式(pattern)  
  传导噪声的测量,一般利用V型人工电源网络,针对电源线1和电源线2各自的电磁噪声,测量准峰值*和平均值。利用V型人工电源网络虽然能测量各电源线与大地之间的噪声电压,但由于差模噪声和共模噪声二者合在一起,分不清哪种噪声模式是主体。 
  在传导噪声的测量中,一般针对电源线1和电源线2各自的电磁(diàn cí)噪声,利用V型人工电源网络测量准峰值和平均值。在该测量中,差模噪声和共模噪声合在一起,难以分辨哪种噪声模式是主体。而如果利用Δ型人工电源网络,便于分辨噪声模式的种类。该电源网络可根据噪声模式测量其频率特性。 
  *准峰值:对电磁噪声等进行检波时,用扩大了检波器时间常数的检波方式测量的值。是最大值和平均值之间的值。电磁噪声的准峰值较大时,容易引起收音机接收障碍。与相同接收灵敏度的相关关系要比峰值强。 
  但如果采用“Δ型人工电源网络”便可判断噪声模式的种类。该电路网可以测量传导噪声中各噪声模式的频率(frequency)特性。 
  这种频率特性因产品类型而异。例如,LED灯泡、吊灯及大尺寸液晶电视之间的电磁噪声频率特性就有差别。LED灯泡是以差模噪声为主体,而LED吊灯是差模噪声和共模噪声混在共同。大尺寸液晶电视则以共模噪声为主体。 
  电子产品的种类(Species)变了,噪声成分的构成也会变化。例如,LED灯泡主要是差模噪声,LED吊灯中差模噪声和共模噪声混在一起。而大尺寸液晶电视主要是共模噪声。 
  那么,为何不同产品的传导噪声噪声成分会有特定的倾向?通过用电磁场(electromagnetic field)分析模拟来分析这种倾向,就知道原因所在了。
  噪声(泛指嘈杂、刺耳的声音。)模式取决于尺寸  
  传导噪声的测量在屏蔽室内(indoor)进行。测量条件由“CISPR16-2”或“ANSI63-4”等标准规定。两种标准中规定,屏蔽室的基准面与被测物体的距离要保持在0.4m,连接人工电源网络和被测物体的电线长度为0.8m,被测物体设置在高0.8m的台子上。
  本为传导噪声的测量情形。该测量的屏蔽室内进行。具体的测量条件由“CISGOOGLE PR16-2”或“ANSI63-4”等规格规定(guī dìng)。 
  此时,共模噪声会通过屏蔽室内(indoor)壁与被测物体之间的分布(cloth)电容流出。大家将这种情况模型化,然后利用电磁场模拟,分析了被测物体的尺寸与共模噪声易流出性之间的关系。 
  大家通过电特性:波粒的辐射模拟分析了尺寸各异的4种对象物,分别计算出了通过人工电源网络观察被测物体时的阻抗。
  利用尺寸(chǐ cùn)各异的4种对象物进行了电磁场解析(analysis 剖析;深入分析)模拟,计算出了从人工电源网络观察被测物体时的共模阻抗。根据结果可知,形状越大,屏蔽室基准面与被测物体的分布电容越大,共模路径的阻抗就越低。另外,频率越高,共模阻抗越低。 
  6的表中列出了1MHz下的共模阻抗以及将该阻抗换算成分布电容的值。 
  从利用电磁场模拟分析4种对象物的结果可知,形状越大,屏蔽室内壁与被测物体之间的分布电容越大。也就是说,产品尺寸越大,共模路径的阻抗越低,共模噪声的电流越容易流动,该噪声成分就越容易变大。
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