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LED燈具的電磁兼容設計與應用

為了解決t8 led燈管閃爍的問題，作者黃敏超 這樣論述：

本書從電磁兼容三要素出發，結合電磁兼容法規，深入介紹了電磁兼容問題的基本原理、具體的設計方法和解決措施，並以實際案例進行佐證。本書最后介紹了兩種快捷實用的電磁干擾和抗干擾解決方法：時頻穿越法和遞進應力法。時頻穿越法借助近場探頭和頻譜分析儀，准確定位噪聲源和傳播途徑，根據時域和頻域下的噪聲特性找到針對性的EMI解決方案；遞進應力法通過遞進干擾源強度的方法來確認產品受到影響的機理，然后采取有效的抗干擾措施。本書介紹的電磁兼容的設計理念和解決方案，不僅適用於LED燈具，也適用於通信電源、醫療電源、充電器、光伏逆變器、電動機驅動以及存在di/dt和du/dt騷擾源的應用場合。1998年於浙江大學獲得博

士學位，2011年創辦上海正遠電子技術有限公司，專注於電力電子技術的研究和應用，主攻電磁兼容和可靠性設計及應用的解決方案與技術培訓。現兼任中國電源學會專家委員會委員、科普工作委員會主任委員，上海電源學會副秘書長等職務。 第1章 LED燈具面臨的挑戰 11.1 LED燈具的興起 11.2 價格的挑戰 21.3 光效的挑戰 41.4 全球法規的挑戰 61.5 兼容性的挑戰 81.6 可靠性的挑戰 111.7 電磁兼容性的挑戰 141.8 小結 16第2章 電磁兼容設計基本概念 182.1 電磁干擾（EMI）和電磁抗干擾（EMS） 182.2 電磁干擾源 192.2.1 自然干擾

源 202.2.2 人為干擾源 212.2.3 電磁場的基本特性 222.2.4 輻射天線 242.3 傳播途徑 322.3.1 差模干擾和共模干擾 332.3.2 近場干擾和遠場干擾 342.4 敏感設備 352.5 噪聲的常見抑制方法 372.5.1 傳導噪聲的常見抑制方法 372.5.2 輻射噪聲的常見抑制方法 382.6 小結 39第3章 詳解LED燈具的電磁兼容法規 413.1 面對電磁兼容法規的困惑 413.1.1 法規中的法規 413.1.2 不同國家和地區的要求 433.1.3 燈具和配件要求不同 453.2 國內外電磁兼容的歷史背景 463.3 電磁兼容標准的框架 473.4

電磁兼容測試分類 503.5 電磁干擾（EMI） 503.5.1 傳導騷擾測試（EN55015） 513.5.2 輻射騷擾測試（EN55015） 553.5.3 輸入電流諧波測試（EN61000-3-2） 593.5.4 注入公共電網的騷擾電壓測試（EN61000-3-3） 633.6 電磁抗干擾（EMS）（EN61547） 633.6.1 靜電放電（IEC61000-4-2） 673.6.2 射頻電磁場（IEC61000-4-3） 703.6.3 電快速瞬變脈沖群（IEC61000-4-4） 733.6.4 浪涌（雷擊）（IEC61000-4-5） 773.6.5 注入電流（IEC6100

0-4-6） 803.6.6 工頻磁場（IEC61000-4-8） 813.6.7 電壓跌落和中斷（IEC61000-4-11） 843.6.8 電磁抗干擾測試小結 843.7 小結 86第4章 輸入功率因數PF的設計考慮 874.1 功率因數矯正（PFC）的目的 874.2 電路解決方案 904.2.1 無源填谷式PFC電路 904.2.2 無源PFC降壓恆流驅動電路（PPFC+Buck） 934.2.3 無源PFC反激式恆流驅動電路 944.2.4 APFC降壓恆流驅動電路 944.2.5 APFC反激式恆流驅動電路 964.2.6 兩級功率變換的恆流驅動電路 984.2.7 高壓分段線性

恆流驅動電路 1024.3 驅動器控制芯片的選擇 1044.4 實際應用案例 1054.4.1 單級Buck降壓非隔離驅動器 1054.4.2 單級PFC反激式隔離恆流驅動器 1064.4.3 多串變壓器LLC隔離恆流驅動器 1074.4.4 高壓分段線性恆流驅動器 1104.5 小結 114第5章 EMI設計考慮 1155.1 為何結構設計會影響EMC性能 1155.1.1 LED燈具機械結構如何影響其EMC性能 1165.1.2 安全法規中的傳統燈具分類 1195.1.3 燈具的接地結構 1205.1.4 驅動器的接地結構 1215.1.5 燈珠模塊的寄生電容Cstray 1225.2 安

規電容 1245.2.1 X電容的作用 1255.2.2 X電容的分類 1255.2.3 X電容的限制 1265.2.4 Y電容的作用 1275.2.5 Y電容的分類 1275.2.6 Y電容的限制 1275.3 驅動器工作模式 1285.3.1 准諧振反激式變換器（Quasi-Resonant Flyback Converter） 1295.3.2 電流臨界連續功率因數矯正變換器（CRM PFC Converter） 1295.3.3 LLC諧振隔離變換電路 1315.4 布線設計考慮 1315.4.1 PCB布局 1315.4.2 回路面積 1355.4.3 VCC和VSS回路面積 137

5.4.4 回路磁場抵消 1385.4.5 接地技術 1385.4.6 地平面和功率平面 1395.4.7 PCB走線的寄生參數 1405.4.8 過孔 1415.5 無Y電容的解決方案 1435.6 實際應用案例 1445.6.1 案例1：40W非隔離LED驅動器的LED三防燈 1445.6.2 案例2：20W隔離LED驅動器的工作燈 1485.7 電磁兼容設計面對的沖突 1515.7.1 燈具的結構 1515.7.2 安規的沖突 1545.7.3 熱設計的沖突 1545.7.4 沖突的權衡 1565.8 小結 156第6章 雷擊浪涌的設計考慮 1586.1 應用場合與防雷要求 1586.1

.1 室內燈具的防雷 1596.1.2 室外燈具的防雷 1606.1.3 實際應用場合的雷擊浪涌強度 1616.2 整體電氣結構、機械結構與雷擊浪涌電流 1636.3 防雷器件的選型及使用 1666.3.1 雷擊浪涌吸收器件 1666.3.2 放電間隙 1676.3.3 氣體放電管 1676.3.4 壓敏電阻選型 1686.3.5 智能型壓敏電阻 1726.4 雷擊浪涌實際案例 1746.5 小結 177第7章 電磁兼容（EMC）問題的診斷和調試技巧 1797.1 產品開發周期的主要瓶頸——電磁干擾（EMI） 1797.2 不同頻率段下的EMI診斷和解決措施 1807.3 時頻穿越法解決EMI

問題 1847.3.1 近場探頭的特性及其使用方法 1857.3.2 案例1：時頻穿越法快速解決EMI問題 1907.3.3 案例2：25W隔離型LED驅動器 1977.4 遞進應力的雷擊浪涌測試方法 2037.4.1 法規要求的確認 2057.4.2 測試准備 2057.4.3 測試設備的確認 2057.4.4 遞增雷擊浪涌應力測試 2077.4.5 確認原因 2087.4.6 解決措施 2107.4.7 余量驗證 2117.5 小結 212參考文獻 214 前言隨着現代電子技術的飛速發展，各種各樣的電子設備在家庭、工業、醫療、交通和國防等領域廣泛應用。然而，這些設備在工

作的同時會產生各種各樣的電磁干擾，再加上自然界的電磁干擾影響，不僅使得這些設備本身無法正常工作，而且嚴重時會造成設備損壞，導致動車追尾、通信癱瘓和飛機失事等災難性后果。電磁干擾問題也同樣出現在照明燈具和照明系統中，輕者出現燈具閃爍、忽明忽暗，重者造成死燈、嚴重的交通事故、醫療事故甚至火災等災害性事故。LED照明技術正方興未艾，目前正處於替換傳統光源的時期，比如LED球泡燈替換白熾燈、LED熒光燈管替換T8熒光燈和LED筒燈替換鹵素射燈等。在替換過程中，LED燈具出現了各種各樣奇怪的現象和問題，比如，燈具做常規絕緣測試時燈珠損壞，燈具的使用壽命遠比設計壽命短得多，燈具安裝后剛點亮就損壞，LED路

燈在雨天后就大面積死燈等現象。對上述的失效現象已經有很多解釋，如LED燈珠的質量問題、生產工藝問題、驅動器的可靠性、結構設計問題、系統兼容性問題和電磁兼容問題等，本書希望從電磁兼容的角度進行深入的討論和分析失效機理，提出相應的解決方案，並進行驗證。

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設計且更換室內 LED 照明燈具並評估照明品質

為了解決t8 led燈管閃爍的問題，作者高鉦璨 這樣論述：

室内照明燈具除了要能夠提供空間足夠的照度之外，應該還要有良好的照明品質包括高演色性、均匀照度分布、低閃爍，以避免眼睛的疲勞。儘管T5日光燈管的效率相對於T8或省電型燈泡高，但相對於LED光源仍有效率低、顯色指數低、壽命短、易損壞、汞汙染等缺點。本論文設計且更換醫院室內走廊場域的照明燈具，以LED燈管取代原本的T5日光燈管，評估更換前後的照明品質，並成功地建立照明設計與品質評估手法。走廊場域空間的高度為2.67 m，一般人坐在椅子上時，眼距離地面的高度介於0.6 m至0.9 m，故將檢測儀器以腳架固定後高度設定為距離地面0.6 m。利用配光曲線儀檢測燈具光源在各個方位角的光強度分佈；透過DIA

Lux軟體進行3D照度分布模擬，分析場域的平均照度、照度均勻度；使用手持式閃頻儀與光譜儀，檢測閃爍頻率、色溫與演色性等光品質指標。設計更換後的LED燈管必須符合：平均照度滿足CNS照度規範且照度均勻度大於0.8。以LED燈管取代T5日光燈管後，平均照度檢測值由283 lux提升至489 lux，提升了42.1%，計算後的照度均勻度由0.54提升至0.84。根據DIALux照度模擬結果，更換後平均照度模擬結果由310 lux提升至480 lux，提升了35.4%，計算後的照度均勻度由0.58提升至0.80。可得知實驗與模擬的結果，更換後的照度值與照度均勻度相近。根據CNS 15437建議室內照明

的色溫範圍最好介於5500K至6500K，演色性大於80；由原本的日光燈管色溫5390K，演色性71，更換為LED燈管色溫6110K，演色性80，可得知LED燈管色溫與演色性符合此範圍，在T5日光燈管更換為LED燈管後，因為光源運作的機制不同且電路設計獲得改善，因此可以有效降低閃爍指數(Flicker Index)，由0.33降至0.072，頻閃百分比(Percent Flicker)由14.1%降至12.5%，較接近國際照明學會技術報告CIE TN 006中 建議的閃頻指數≦0.02、頻閃百分比≦2%。我們成功地設計並取代傳統T5日光燈管為LED燈管，並大幅提升照度、照度均勻度、Ra與改善光

閃爍，透過配光曲線儀與DIALux模擬軟體成功地應用在空間照度設計，並透過光品質檢測確認照明燈具的光品質，可以大幅節省製作成本並提升空間照明品質。