室内照明灯具电磁骚扰检测结果分析

王庆民，张 静，颜廷伟

（1.济宁市质量计量检验检测研究院，山东 济宁 272000；
2.山东理工职业学院，山东 济宁 272000）

人类照明发展的历史大体可分为火、油、电3个阶段，代表性的照明手段为火把、煤油灯、电灯。19世纪末爱迪生发明了电灯，人类从此走进了电力照明的时代。电灯又先后经历了白炽灯、日光灯、蒸汽灯以及现在使用最为广泛的LED灯。LED是发光二极管，由P型半导体晶片、N型半导体晶片和双异质结构成的有源层组成。有源层是发光区，其厚度为0.1～0.2μm。在正向偏压作用下，LED中N区的电子向正方向扩散，进入有源层，P区的空穴向负方向扩散，进入有源层。进入有源层的电子和空穴由于异质结势垒的作用，而被封闭在有源层内，形成粒子数反转分布。这些在有源层内粒子数反转分布的电子，经跃迁与空穴复合，将产生自发辐射光。LED灯由高亮度可发光二极管组成的照明灯，其显著优势在于高效、节能、寿命长、环保等。LED灯被广泛应用于通用照明、道路照明、景观照明、指示显示等领域。

LED光源是一种工作在低压直流状态下的元器件，而大多数生活工作场景使用的是220 V交流电，使用LED光源照明就需要将220 V交流电转换成LED光源正常工作的低压直流电。典型的LED电源电路包括前级PWM开关电路和后级各种滤波整流电路。PWM开关电路开关频率通常在几千赫兹，会产生高次谐波，是主要的电磁骚扰源之一。

2022年5月—6月，济宁市市场监督管理局组织开展了2022年度LED产品质量监督抽查，共抽查了16家企业的25批次产品，按照《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》 （GB／T 17743—2017）检测了骚扰电压、辐射骚扰（9 kHz～30 MHz）、辐射骚扰（30～300 MHz）3个项目；
按照《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》（GB 17625.1—2012）检测了谐波电流一个项目。

1.1 检测项目

电磁兼容（electromagnetic compatibility），通常用“EMC”表示。在GB／T 4365—2003标准中，对电磁兼容的定义为：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力［1］。例如，当听收音机时，如果刚好手机发出或接收信息，收音机喇叭会传出刺啦刺啦的杂音，这就是收音机被手机的无线电辐射所干扰。对室内照明灯具进行电磁骚扰检测的目的是判定灯具在正常工作时，其作为骚扰源所产生的骚扰对周围设备是否产生影响，是否符合相关标准的要求。

骚扰电压（电源端子）是用来测量骚扰源产生的骚扰信号沿电源线传输的检测项目，通过将检测获得的骚扰电压值与GB／T 17743中规定的骚扰电压限值作比较，来判断该照明灯具样品的骚扰电压检测项目是否符合国家标准要求，依据GB／T 17743标准规定，骚扰电压只进行9 kHz～30 MHz频段的检测。

辐射骚扰是用来测量骚扰源产生的骚扰信号通过空间辐射方式传输的检测项目。针对一般照明产品，按照GB／T 17743的规定，需分别检测9 kHz～30 MHz和30～300 MHz两个频段的辐射骚扰［2］。

谐波电流是用来测量经骚扰源输出电流中含有的频率为基波整数倍的总谐波电流，及各次谐波电流大小的检测项目。因室内照明灯具的功率一般低于25 W，而GB 17625.1—2012标准未对低于25 W的LED灯具有明确的限值要求，因此，仅测量数据，不进行判定。

1.2 样品说明

济宁市市场监督管理局相关负责人采取随机抽查的形式，共抽查室内照明产品25批次，在济宁各县市区的灯具专营店或者超市商场灯具柜台现场获取，涉及品牌16个，包括合资、国产的知名品牌及一般品牌，最大程度保证样品获得的真实有效，同时也体现了济宁地区室内照明灯具检测结果的客观准确。相关抽查手续完备，各环节闭环处理。

1.3 测量过程及结果

1）频率范围为9 kHz～30 MHz的电源端子骚扰电压限值。依照GB／T 17743—2017规定，测试电源端子骚扰电压的准峰值和平均值，如表1所示。

表1 电源端子骚扰电压限值

检测过程在屏蔽室内完成，所涉及的仪器设备包括EMI测量接收机、人工电源网络及脉冲限幅器。试验电源电压220 V，频率50 Hz。检测连接图如图1所示，样品的骚扰电压测试按照检测操作手册要求进行，合格率如表2所示。

表2 电源端子骚扰电压合格率

图1 骚扰电压检测连接图

2）频率范围为9 kHz～30 MHz的辐射骚扰限值。依照GB／T 17743—2017规定，使用直径2 m的包含3个互相正交的环形天线系统，分别在3个相互正交的方向上测得照明灯具辐射骚扰场强的磁场分量，其电流准峰值限值如表3所示。

表3 9 kHz～30 MHz频率范围内的辐射骚扰限值

检测过程在屏蔽室内完成，所涉及仪器设备包括EMI测量接收机、环形天线。试验电源电压220 V，频率50 Hz。检测连接图如图2所示，样品的辐射骚扰测试按照检测操作手册要求进行，合格率如表4所示。

图2 9 kHz～30 MHz辐射骚扰检测连接图

表4 9 kHz～30 MHz辐射骚扰合格率

3）频率范围为30～300 MHz的辐射骚扰限值。依照GB／T 17743—2017规定，使用CDN法测得的辐射骚扰场强的电场分量电压准峰值限值如表5所示。

表5 30～300 MHz频率范围内的辐射骚扰限值

检测过程在屏蔽室内完成，所涉及的仪器设备包括EMI测量接收机、CDN耦合去耦网络、6 dB的固定衰减器。试验电源电压220 V，频率50 Hz。检测连接图如图3所示，样品的辐射骚扰测试按照检测操作手册要求进行，合格率如表6所示。

图3 30～300 MHz辐射骚扰检测连接图

表6 30～300 MHz辐射骚扰合格率

4）谐波电流的检测。参考IEC61000-3-2：2018标准，C类额定功率≥5 W且≤25 W的照明设备谐波电流限值如表7所示。

表7 额定功率≥5 W且≤25 W照明设备的限值

检测过程在屏蔽室内完成，所涉及的仪器设备包括谐波和闪烁分析测试仪和谐波测试专用电源。试验电源电压220 V，频率50 Hz。检测连接图如图4所示，样品的辐射骚扰测试按照检测操作手册要求进行，合格率如表8所示。

表8 谐波电流限值合格率

图4 谐波电流检测连接图

室内灯具的电磁骚扰抽查共进行了4个项目的检测，其检测结果不太理想，主要问题集中在电源端子的骚扰电压不合格和谐波电流总谐波畸变率偏大等。

骚扰电压和谐波电流都是通过导线传播的，会对骚扰源周围其他电气设备的正常工作产生影响。谐波电流还会沿电线进入电网，降低电网的电力传输质量［3］。

由表2可知，LED读写台灯的骚扰电压合格率100%，而LED球泡灯的骚扰电压合格率却仅为36.8%，非常不理想。合格的LED球泡灯多为知名度较高的大厂生产，且骚扰电压超过限值的频率范围非常相近，集中在150 kHz～10 MHz范围内。LED球泡灯的骚扰电压超标，以差模骚扰为主，同时存在共模骚扰（见图5）。LED球泡灯价格较低，结构紧凑小巧，内部电路专门用于消除电磁骚扰的元件较少或者在产品设计时没有考虑电磁兼容问题，导致LED球泡灯投入市场后，电磁骚扰现象多发。而LED读写台灯，因配备了专门的电源控制器，在电磁兼容方面合格率较高。

图5 骚扰电压检测结果图

在谐波电流检测项目上产品质量还有很大的提升空间，谐波电流问题同样可以归因于在灯具电源电路设计之初就未考虑电磁兼容问题，电路中缺乏电磁骚扰抑制或吸收元器件。适当增加共模电容电感和差模电容电感，增加功率因数补偿电路［4］，能显著降低或消除电磁骚扰带来的危害，提升产品质量。

济宁市场监督管理局年度灯具类监督抽查，从电磁骚扰检测结果上看，问题突出且具有一定的普遍性，在一定程度上反映了济宁地区或者全国范围内室内照明灯具的产品质量，消费者在购买照明类产品时，要检查产品包装上是否有国家的3C认证，建议购买通过国家认证的照明灯具。

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