實例解析：如何檢測LED系統(tǒng)的EMC和可靠性

LED體積小、耗能低、壽命長、環(huán)保、低熱量等優(yōu)點，促使其飛速發(fā)展、被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。其中，壽命長是LED的很重要的一個優(yōu)勢。要保證LED的這一優(yōu)點，研發(fā)人員就要保證LED系統(tǒng)的良好的EMC和可靠性。本文根據(jù)實例解析如何檢測LED系統(tǒng)的EMC和可靠性。

1.電源系統(tǒng)的兼容性

向LED或LED陣列提供電功率是LED照明器件與系統(tǒng)從設(shè)計到實施，以及保證終端用戶都可靠的工作狀態(tài)，并與供電源系統(tǒng)有良好兼容性必須考慮的重要問題。電源系統(tǒng)包括了人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N電氣基礎(chǔ)設(shè)施和市電電網(wǎng)公共設(shè)施。

研究表明，通常情況下，用戶具備并操作的電源設(shè)備通常會存在種種不太合理的連線或者接地處理錯誤。當(dāng)外部公共電源設(shè)施發(fā)生普遍電流干擾時，不合理甚至錯誤的連線或接地處理會加劇干擾的程度，增加用戶電子照明器件的損壞幾率，嚴(yán)重時還會造成器件的永久性破壞。LED照明器件和系統(tǒng)必須具有能在日常電氣環(huán)境下正常工作的能力。典型的日常電氣環(huán)境包括室內(nèi)外照明、商場和工廠等建筑內(nèi)外的照明設(shè)施以及市政電線桿上的LED路燈、探照燈等。

2.LED照明器件及系統(tǒng)的可靠性

首先，什么是可靠性?其定義為——產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的操作機(jī)器、工程裝備、交通工具和各類探索儀器的設(shè)計越來越復(fù)雜，功能越來越完善，因此這些電子、電氣產(chǎn)品的性能優(yōu)劣變得越來越明顯。于此同時，這些機(jī)器和設(shè)備等的可靠性漸漸受到了人們廣泛的重視，這種可靠性就被稱為系統(tǒng)可靠性?？煽啃缘闹笜?biāo)要求是隨著系統(tǒng)越復(fù)雜而更高的，如果可靠性達(dá)不到系統(tǒng)指標(biāo)的要求，則系統(tǒng)出故障的可能性愈大、造成的損失也愈大。這些損失包括經(jīng)濟(jì)上、信譽(yù)上，甚至是造成生命安全或更嚴(yán)重的災(zāi)難性等后果。譬如汽車的制動系統(tǒng)的不可靠或工作失誤可導(dǎo)致剎車失靈，很有可能造成重大損失甚至生命危險;重大的投票選舉時，如果采用電腦系統(tǒng)統(tǒng)計，若此時系統(tǒng)失效而打亂了統(tǒng)計結(jié)果，后果將不堪設(shè)想。因此，可以說系統(tǒng)可靠性概念的引入，對電子產(chǎn)品有著重大的意義。

提高系統(tǒng)的可靠性，一方面要提高構(gòu)成系統(tǒng)的各元件本身的可靠性，如：要提高汽車制動的可靠性，首先要提高剎車位、控制系統(tǒng)等的可靠性。另一方面還要提高系統(tǒng)承受誤操作的可靠性。

提高系統(tǒng)的可靠性的根源在于系統(tǒng)的設(shè)計。要使系統(tǒng)的元器件工作在正常狀態(tài)下，沒有過載超負(fù)荷等現(xiàn)象的發(fā)生，并且要有一定的余量。也可以通過設(shè)計備用方案，使系統(tǒng)即使有個別元器件或設(shè)備出現(xiàn)故障仍能正常工作。當(dāng)然備用方案的設(shè)計有可能增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，但是如果設(shè)計得合理，在成本的增加和使系統(tǒng)的可靠性提高上有很好的性價比，是完全值得的。3.LED照明器件及系統(tǒng)的兼容性

電子產(chǎn)品的兼容性問題主要是電磁兼容性(EMC)，定義為設(shè)備、系統(tǒng)、子系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即該設(shè)備、系統(tǒng)、子系統(tǒng)不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低，也不會使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備、系統(tǒng)、子系統(tǒng)因它的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降低。電磁兼容性包括兩方面：電磁干擾 (EMI)和電磁耐受(EMS)。前者主要表現(xiàn)為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，傳導(dǎo)干擾主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾;輻射干擾是指電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備。而后者主要指系統(tǒng)對諸如靜電放電、輻射、脈沖群、雷擊、傳導(dǎo)等干擾的耐受能力，即抗干擾能力。電子產(chǎn)品一般劃分為民用級、工業(yè)級和軍用級產(chǎn)品，不同等級的產(chǎn)品有著不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，產(chǎn)品在特定等級下滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，被稱為具有電磁兼容性。對于如何來評判產(chǎn)品是否具有電磁兼容性?這就需要通過一系列的兼容性測試來完成了。

4.電磁兼容性測試

前面已提到過，系統(tǒng)的電磁兼容性測試可分為電磁干擾(EMI)和電磁耐受(EMS)兩方面，具體運(yùn)用在LED照明器件及系統(tǒng)時的幾個重要步驟為：

1)傳導(dǎo)干擾

傳導(dǎo)干擾是指LED照明器件本身產(chǎn)生，從而進(jìn)行導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶鸥蓴_。這種測試頻率范圍一般為9KHz～30MHz，屬于低頻現(xiàn)象。

2)輻射干擾

輻射干擾也是由器件自身產(chǎn)生，并通過空間傳播形成的干擾電磁波。LED照明器件由內(nèi)部電路通過產(chǎn)品的電線電纜或結(jié)構(gòu)件外殼形成對外的輻射干擾，相當(dāng)于天線發(fā)射效應(yīng)。

3)諧波電流干擾

產(chǎn)生諧波電流的原因之一是非線性的負(fù)載，諧波電流干擾將影響電源電流的波形，使其畸變，這種干擾會對電網(wǎng)造成污染，必須加以控制。

4)靜電放電抗干擾能力

人體帶有靜電，這種現(xiàn)象在干燥的冬季更為嚴(yán)重，在這種環(huán)境下的摩擦很容易導(dǎo)致人體攜帶大量的靜電，此時如果人體觸摸LED產(chǎn)品或與其鄰近設(shè)備，會形成直接或間接的放電，產(chǎn)生的脈沖電壓可能導(dǎo)致LED的擊穿損毀，因此對LED產(chǎn)品的抗靜電能力有非常高的要求。5)快速瞬變脈沖群干擾的抵抗能力

產(chǎn)品的繼電器開合或開關(guān)通斷，也會對同一電路中的其他電子器件產(chǎn)生干擾，具有脈沖成群出現(xiàn)、脈沖重復(fù)頻率較高及脈沖波形的上升時間短暫等特征。

6)雷擊浪涌抗干擾能力

雷擊在電纜上形成能量很大的浪涌電壓和電流，很容易導(dǎo)致器件的損壞。此外，大型開關(guān)切換瞬間也會在供電線路上形成浪涌電壓和電流。

7)周波跌落抗干擾能力

電壓跌落、短時中斷和電壓變化統(tǒng)稱為周波跌落。周波跌落干擾的抵抗能力指標(biāo)考核了該LED照明器件是否具備工作在不穩(wěn)定的電網(wǎng)中的能力。

以上測試步驟，前三項為EMI指標(biāo)，后四項為EMS指標(biāo)。值得注意的是，對于自整流的LED照明產(chǎn)品，測試時只需要對輸入端進(jìn)行試驗，而非自整流的LED照明產(chǎn)品，則需要分別試驗配套的驅(qū)動控制電路的輸入、輸出和LED產(chǎn)品的輸入端。