Đảm bảo tuân thủ chứng nhận CE: Kiểm tra sóng hài và hiện tượng nhấp nháy cho bộ nguồn và đèn LED

Tóm tắt
Đối với bộ điều khiển LED và các loại đèn chiếu sáng xuất khẩu sang thị trường EU, chỉ thị CE-EMC yêu cầu hai bài kiểm tra quan trọng: phát xạ dòng điện hài, dao động điện áp và nhấp nháy. Các tiêu chuẩn tương ứng là GB 17625.1 (tương đương với IEC 61000-3-2) và GB 17625.2 (tương đương với IEC 61000-3-3). Nếu không có thiết bị phân tích dòng điện hài và nhấp nháy tiêu chuẩn hóa và có độ chính xác cao để kiểm tra trước khi tuân thủ và kiểm tra loại sản phẩm, sản phẩm có thể gặp rủi ro như bị giữ lại ở hải quan, không phù hợp trong quá trình kiểm tra mẫu thị trường và báo cáo chứng nhận không hợp lệ. LISUN Bài báo này lấy hệ thống kiểm tra phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3 làm đối tượng nghiên cứu chính, phân tích đầy đủ cấu tạo phần cứng, các thông số kỹ thuật cốt lõi và khả năng thích ứng tiêu chuẩn của thiết bị kiểm tra hoàn chỉnh. Bài báo đưa ra các quy trình kiểm tra tiêu chuẩn cho bộ nguồn LED và đèn chiếu sáng trong nhà và ngoài trời, đồng thời chứng minh ưu điểm tuân thủ tiêu chuẩn của hệ thống thông qua bảng so sánh thông số phần cứng. Bài báo cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh cho các doanh nghiệp chiếu sáng và các phòng thí nghiệm kiểm tra bên thứ ba để xây dựng nền tảng kiểm tra sóng hài và nhấp nháy tiêu chuẩn.

Giới thiệu

Trong hệ thống chứng nhận CE của EU, khả năng tương thích điện từ là yêu cầu bắt buộc để sản phẩm chiếu sáng được phép lưu hành trên thị trường. Các thử nghiệm chất lượng điện năng tần số thấp bao gồm phát xạ dòng điện hài, dao động điện áp và hiện tượng nhấp nháy. Thiết bị chiếu sáng được phân loại là thiết bị loại C theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 với các yêu cầu giới hạn hài cụ thể. Đèn LED có thể điều chỉnh độ sáng tiềm ẩn rủi ro không tuân thủ hiện tượng nhấp nháy do thay đổi tải động. Các máy phân tích điện năng để bàn thông thường không thể tái tạo trở kháng lưới tham chiếu và nguồn điện xoay chiều thuần túy không bị méo mó theo tiêu chuẩn, do đó dữ liệu thử nghiệm của chúng không được chấp nhận để chứng nhận. Nếu doanh nghiệp sử dụng các thiết bị đơn giản để tự kiểm tra, sẽ xảy ra sai lệch lớn giữa kết quả kiểm tra trước và dữ liệu từ các phòng thí nghiệm bên thứ ba, dẫn đến chu kỳ nghiên cứu và phát triển kéo dài hơn và chi phí chứng nhận lặp lại.

LISUN LSHF61000‑3‑2/3 Hệ thống kiểm tra phân tích sóng hài và nhấp nháy Đây là giải pháp EMC hoàn chỉnh đạt tiêu chuẩn chứng nhận, được phát triển cho các thiết bị điện công suất thấp một pha. Bộ sản phẩm đầy đủ bao gồm ba thiết bị được phối ghép chuyên nghiệp: Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000-3-2/3, mạng trở kháng nhấp nháy LSAIF-503 và nguồn điện xoay chiều độ méo thấp LSP-1KVAC-HF. Kiến trúc phần cứng, thuật toán đo lường và phần mềm hỗ trợ của nó hoàn toàn tuân thủ tất cả các điều khoản kỹ thuật của GB 17625.1 và GB 17625.2. Nó có thể thực hiện đầy đủ các bài kiểm tra sóng hài và nhấp nháy cho bộ điều khiển LED, đèn panel, đèn pha và đèn chiếu sáng thông minh có thể điều chỉnh độ sáng trong một quy trình làm việc duy nhất, và xuất ra các đường cong kiểm tra thô và báo cáo đánh giá Đạt/Không đạt có sẵn để xin chứng nhận CE. Sản phẩm này phù hợp với các phòng thí nghiệm R&D, xưởng kiểm soát chất lượng và các tổ chức kiểm định bên thứ ba trong ngành công nghiệp chiếu sáng.

Cấu tạo phần cứng và logic tuân thủ tiêu chuẩn của hệ thống phân tích sóng hài và nhấp nháy

Một chuỗi kiểm tra sóng hài và nhấp nháy hoàn chỉnh phải bao gồm một bộ nguồn thuần túy, một bộ mô phỏng trở kháng lưới điện tiêu chuẩn và một bộ đo lường-phân tích độ chính xác cao. Không được bỏ sót bất kỳ thành phần nào trong ba thành phần này. Sự không phù hợp của bất kỳ thành phần phần cứng nào sẽ trực tiếp gây ra kết quả kiểm tra bị sai lệch. LISUN Hệ thống kiểm tra phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3 sử dụng thiết kế tích hợp hoàn chỉnh. Ba thiết bị được hiệu chuẩn để hoạt động tương thích với nhau tại nhà máy, do đó người dùng không cần phải điều chỉnh đồng bộ thời gian giữa mạng trở kháng, nguồn điện và máy phân tích một cách thủ công. Hệ thống đáp ứng các yêu cầu đo lường của tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn quốc tế IEC ở cấp độ phần cứng.

Thiết bị cốt lõi là máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3, đóng vai trò là trung tâm thu thập và tính toán dữ liệu của toàn hệ thống. Nó đáp ứng yêu cầu độ chính xác Loại 1 đối với các thiết bị đo sóng hài được quy định trong tiêu chuẩn GB 17625.1. Các chương trình cài đặt sẵn có thể tự động phân loại thiết bị cần kiểm tra (DUT) vào Loại A/B/C/D và gọi ra các giới hạn sóng hài chuyên dụng cho các sản phẩm chiếu sáng Loại C. Nó tính toán đồng bộ 0-50 dòng điện sóng hài riêng lẻ, tổng méo hài THDI, hệ số công suất, POHC và các chỉ số quan trọng khác. Mô-đun đo nhấp nháy tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc tính toán của tiêu chuẩn GB 17625.2, tự động tính toán dt, dc, dmax, Tmax, độ nhấp nháy ngắn hạn Pst và độ nhấp nháy dài hạn Plt, và đưa ra phán quyết Đạt/Không đạt bằng cách so sánh với các giới hạn tiêu chuẩn mà không cần chuyển đổi thủ công.

Thành phần hỗ trợ thứ hai là mạng trở kháng nhấp nháy LSAIF-503, một thành phần quan trọng để tái tạo các đặc tính của lưới điện hạ thế công cộng. Tiêu chuẩn quy định trở kháng đường dây là 0.24 Ω + j0.15 Ω cho dây nóng và 0.16 Ω + j0.10 Ω cho dây trung tính. Mạng trở kháng hỗ trợ dòng điện liên tục tối đa 16 A, hoàn toàn phù hợp với dải dòng điện đầu vào của đèn chiếu sáng và bộ điều khiển LED. Nếu không có mạng trở kháng này, sự dao động tải lưới điện thực tế không thể được mô phỏng. Các giá trị Pst và Plt đo được có thể sai lệch hơn 30%, và các báo cáo thử nghiệm sẽ không được các cơ quan chứng nhận chấp nhận.

Thiết bị hỗ trợ thứ ba là nguồn điện xoay chiều độ méo thấp LSP-1KVAC-HF, đóng vai trò là nguồn cấp điện tiêu chuẩn cho đèn LED và bộ điều khiển. Nó cung cấp dạng sóng đầu ra có độ méo cực thấp, điện áp điều chỉnh từ 0 đến 300 V và tần số điều chỉnh từ 45 Hz đến 65 Hz. Nó có thể mô phỏng điều kiện lưới điện tiêu chuẩn 230 V/50 Hz của các nước EU và loại bỏ nhiễu do sóng hài và dao động điện áp của lưới điện gây ra. Do đó, các tín hiệu điện được thu thập bởi Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy chỉ bắt nguồn từ thiết bị đang được thử nghiệm và các lỗi đo lường từ lưới điện bên ngoài được loại bỏ.

Bảng 1. Thông số phần cứng và yêu cầu tuân thủ tiêu chuẩn quốc gia của LISUN Hệ thống phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3

Như thể hiện trong bảng so sánh thông số, mọi thiết bị của hệ thống Phân tích sóng hài và nhấp nháy hoàn chỉnh đều đáp ứng tất cả các điều khoản bắt buộc của hai tiêu chuẩn. Việc chỉ mua một máy phân tích hoặc nguồn điện chuyển đổi tần số thông thường không thể thiết lập một chuỗi kiểm tra tuân thủ đầy đủ, dẫn đến thiếu các chỉ số phần cứng và sai số đo lường quá mức. Chỉ có hệ thống hoàn chỉnh phù hợp mới đáp ứng được yêu cầu. LISUN Hệ thống thử nghiệm này có thể được áp dụng trực tiếp cho các thử nghiệm loại sản phẩm chiếu sáng.

Quy trình kiểm tra sóng hài và nhấp nháy tiêu chuẩn CE dựa trên hệ thống phân tích sóng hài và nhấp nháy dành cho bộ nguồn và đèn LED.

Kiểm tra trước khi tuân thủ hoặc kiểm tra loại sản phẩm chiếu sáng sử dụng LISUN Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3 bao gồm năm bước chính: xử lý mẫu sơ bộ, đấu dây và gỡ lỗi hệ thống, kiểm tra sóng hài trạng thái ổn định, kiểm tra nhấp nháy động, lưu trữ dữ liệu và xuất báo cáo. Các chương trình tiêu chuẩn tích hợp sẵn chạy tự động để giảm thiểu sai lệch dữ liệu do thao tác thủ công gây ra.

Bước đầu tiên là xử lý mẫu sơ bộ và thiết lập điều kiện làm việc. Lắp ráp các nguồn sáng LED và tải phù hợp theo tình trạng ứng dụng thực tế. Đối với đèn có thể điều chỉnh độ sáng, hãy chuẩn bị các thử nghiệm ở các mức độ sáng giảm sâu 100%, 50% và 10%. Chuẩn bị ít nhất ba mẫu song song cho mỗi thiết bị cần kiểm tra (DUT). Ghi lại công suất định mức, điện áp đầu vào và loại sản phẩm (thiết bị chiếu sáng loại C) làm thông tin lưu trữ thử nghiệm cơ bản.

Bước thứ hai là đấu dây và gỡ lỗi toàn bộ hệ thống phân tích sóng hài và nhấp nháy. Kết nối đầu ra của nguồn điện xoay chiều LSP-1KVAC-HF với đầu vào của mạng trở kháng nhấp nháy LSAIF-503. Kết nối đầu ra của mạng trở kháng với bộ điều khiển LED hoặc đèn cần kiểm tra. Kết nối các đầu thu thập điện áp và dòng điện của mạng trở kháng với máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000-3-2/3. Khởi chạy phần mềm PC hỗ trợ, xác minh khả năng giao tiếp của hệ thống. Đặt điện áp nguồn ở mức 230 V và tần số ở mức 50 Hz. Xác nhận sự đồng bộ thời gian giữa mạng trở kháng, nguồn điện và máy phân tích, và xác minh các giá trị Urms và Irms thời gian thực trên giao diện phần mềm.

Bước thứ ba là kiểm tra hài hòa trạng thái ổn định theo tiêu chuẩn IEC 61000-3-2. Gọi chương trình tiêu chuẩn thiết bị chiếu sáng loại C trong phần mềm Harmonics and Flicker Analyzer. Cho thiết bị cần kiểm tra (DUT) hoạt động trong 30 phút ở tải tối đa để đạt được trạng thái ổn định nhiệt trước khi bắt đầu thu thập dữ liệu. Thiết bị sẽ tự động ghi lại các giá trị dòng điện hài hòa 0-50, tổng méo hài hòa THDI, hệ số công suất PF, POHC và các thông số khác. Phần mềm sẽ đánh giá Đạt/Không đạt dựa trên các giới hạn hài hòa dành riêng cho đèn chiếu sáng loại C, và đánh dấu các mục vượt quá giới hạn đối với các hài hòa bậc 3, 5 và 7, những hài hòa nhạy cảm đối với các sản phẩm chiếu sáng, giúp các kỹ sư R&D xác định các lỗi của mạch PFC và mạch lọc.

Bước thứ tư là kiểm tra nhấp nháy động theo tiêu chuẩn IEC 61000‑3‑3. Kích hoạt chế độ thu thập dữ liệu nhấp nháy dài hạn cho các thiết bị chiếu sáng có thể điều chỉnh độ sáng và các thiết bị chuyển mạch định kỳ. Đặt thời gian kiểm tra là 2 giờ để thu được chỉ số nhấp nháy dài hạn Plt. Bộ phân tích sóng hài và nhấp nháy liên tục ghi lại các đường cong dao động điện áp và các giá trị dt/dc/dmax, đồng thời tự động xác minh xem nhấp nháy ngắn hạn Pst ≤1.0 và nhấp nháy dài hạn Plt ≤0.65 có được đáp ứng hay không. Đối với các thiết bị chiếu sáng không thể điều chỉnh độ sáng với độ sáng cố định, thời gian kiểm tra có thể được rút ngắn xuống còn 10 phút chỉ để đo Pst nhằm nâng cao hiệu quả kiểm tra.

Bước thứ năm là lưu trữ dữ liệu và xuất báo cáo theo tiêu chuẩn CE. Sau khi hoàn tất thử nghiệm, phần mềm hỗ trợ của Harmonics and Flicker Analyzer có thể xuất các biểu đồ dạng sóng thô, bảng giá trị sóng hài và đường cong xu hướng nhấp nháy chỉ bằng một cú nhấp chuột. Các tệp chứa đầy đủ thông tin có thể truy xuất nguồn gốc, bao gồm kiểu máy LSHF61000-3-2/3, số tiêu chuẩn, thông tin mẫu và dấu thời gian thử nghiệm. Các tổ chức chứng nhận bên thứ ba có thể trực tiếp sử dụng các bộ dữ liệu này để cấp chứng chỉ CE-EMC mà không cần thử nghiệm lại nhiều lần.

Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000-3

Các vấn đề thường gặp trong thử nghiệm sản phẩm chiếu sáng LED và giải pháp từ Harmonics and Flicker Analyzer

Hai lỗi không phù hợp chính thường xuyên xảy ra trong quá trình kiểm tra CE đối với bộ điều khiển và đèn LED: dòng điện hài quá mức và giá trị nhấp nháy Pst vượt quá giới hạn cho phép. LISUN Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy LSHF61000‑3‑2/3 có thể xác định chính xác nguyên nhân gốc rễ và cung cấp dữ liệu định lượng hỗ trợ cho việc khắc phục sự cố trong nghiên cứu và phát triển.

Đối với trường hợp không tuân thủ tiêu chuẩn hài hòa, hầu hết các bộ điều khiển LED công suất thấp không được trang bị mạch PFC chủ động, dẫn đến dòng điện hài bậc 3 và bậc 5 vượt quá giới hạn Loại C. Phần mềm Phân tích Hài hòa và Nhấp nháy có thể xuất biểu đồ cột cho từng thành phần hài hòa, hiển thị trực quan các bậc hài hòa vượt quá giới hạn và biên độ dòng điện. Các kỹ sư R&D có thể điều chỉnh bộ lọc đầu vào và sơ đồ điều khiển PFC dựa trên dữ liệu đo được. Các trường hợp giảm độ sáng sâu dẫn đến méo hài hòa cao hơn ở độ sáng thấp. Thiết bị hỗ trợ lưu trữ dữ liệu theo từng phân đoạn ở nhiều mức độ sáng khác nhau, do đó các kỹ sư có thể so sánh sự biến đổi hài hòa ở các mức độ giảm độ sáng khác nhau và tối ưu hóa logic điều khiển của các bộ điều khiển có thể điều chỉnh độ sáng.

Đối với hiện tượng không tuân thủ tiêu chuẩn nhấp nháy, đèn chiếu sáng điều chỉnh độ sáng thông minh và đèn chiếu sáng phân đoạn chuyển mạch tạo ra các xung dòng tải tức thời và gây ra dao động điện áp dưới mạng trở kháng tiêu chuẩn. Các máy phân tích thông thường chỉ xuất ra giá trị Pst cuối cùng và không thể ghi lại các sự kiện dao động thoáng qua. Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy này ghi lại các đường cong biến thiên điện áp toàn thời gian, xác định các sự kiện liên quan đến công tắc hoặc điều chỉnh độ sáng gây ra hiện tượng nhấp nháy vượt mức, và hướng dẫn các kỹ sư tối ưu hóa các mạch đầu ra không đổi và thêm các mạch đệm để triệt tiêu các xung dòng điện, nhằm loại bỏ hiện tượng không tuân thủ tiêu chuẩn nhấp nháy ngay tại nguồn.

Hệ thống hoàn chỉnh cũng hỗ trợ kiểm tra hàng loạt nguyên liệu đầu vào trên dây chuyền sản xuất. Nhân viên kiểm soát chất lượng có thể trực tiếp sử dụng các quy trình tiêu chuẩn tích hợp sẵn mà không cần phải nắm vững các văn bản tiêu chuẩn phức tạp. Quá trình đánh giá sóng hài và nhấp nháy đầy đủ sẽ tự động chạy ngay sau khi mẫu được kết nối. Các sản phẩm bán thành phẩm trình điều khiển không đạt tiêu chuẩn có thể được sàng lọc nhanh chóng, tránh phát hiện các lỗi EMC sau khi lắp ráp cuối cùng và giảm tổn thất sản xuất.

Kết luận

Đối với bộ nguồn LED và đèn chiếu sáng xuất khẩu sang EU, điều kiện tiên quyết để đạt chứng nhận CE là phải sử dụng nền tảng thử nghiệm phân tích sóng hài và nhấp nháy được hiệu chỉnh hoàn toàn. Một thiết bị đo đơn lẻ không thể tái tạo các điều kiện cung cấp, trở kháng và đo lường được xác định trong tiêu chuẩn GB 17625.1 và GB 17625.2. LISUN LSHF61000‑3‑2/3 Hệ thống kiểm tra phân tích sóng hài và nhấp nháy Tích hợp bộ phận phân tích sóng hài, mạng trở kháng chuẩn và nguồn điện xoay chiều thuần có độ méo thấp. Phần cứng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia và các tiêu chuẩn IEC tương ứng. Các chương trình kiểm tra chuyên dụng được cài đặt sẵn cho thiết bị chiếu sáng loại C cho phép thực hiện một lần các thử nghiệm sóng hài trạng thái ổn định và nhấp nháy động, cung cấp bộ dữ liệu thô và báo cáo đánh giá phù hợp cho mục đích chứng nhận.

Đối với các doanh nghiệp nghiên cứu và phát triển chiếu sáng, các xưởng kiểm soát chất lượng sản xuất và các phòng thí nghiệm kiểm tra bên thứ ba, việc triển khai Máy phân tích sóng hài và nhấp nháy này hỗ trợ việc khắc phục sự cố trước khi tuân thủ ở giai đoạn đầu, giảm thiểu rủi ro không phù hợp trong quy trình lấy mẫu xuất khẩu và chứng nhận CE, đẩy nhanh chu kỳ ra mắt sản phẩm mới và cắt giảm chi phí phát sinh từ các thử nghiệm lặp đi lặp lại tại phòng thí nghiệm bên thứ ba. Nó đóng vai trò là giải pháp kiểm tra tiêu chuẩn hóa để tiếp cận thị trường sản phẩm chiếu sáng LED tại Liên minh Châu Âu.