修订后的日本《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。在几项限制标准中,尤其引人关注的是关于电磁噪声强度的限制。目前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。
起源于东日本大地震的供电不足问题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居用品店以低价销售,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,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(《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》),各国均出台了基于该标准的限制规定。
日本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。其中还包括关于噪声强度的规定(预定噪声端子电压的频带为526.5kHz~30MHz、噪声
功率的频带为30MHz~300MHz)。
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(电磁兼容性:electro-magnet
ic compatibility)标准中定义了两种电磁噪声的测量,分别是辐射到空中的“辐射噪声”和流经电源线的“传导噪声(噪声端子电压)”(图1)。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。

图1:在LED灯泡中观测到的电磁噪声示例 EMC规定中定义了辐射噪声和传导噪声两种电磁噪声的测量,LED灯泡也不例外。有的LED灯泡产品的噪声超过了CISPR15的规定值(准峰值:QP和平均值:AV)。 辐射噪声的主要成分是共模噪声(图2(a))。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。

图2:电磁噪声存在两种模式 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(a)。而传导噪声中,差模和共模两种成分混合传播的情况较多(b)
而在传导噪声中能观测到差模和共模两种成分(图2(b))。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。首先来介绍一下抑制传导噪声的方法。