照明電器的電磁兼容要求——從GB/T 31275-2014《照明設備對人體電磁輻射的評價》談起

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電磁輻射和電磁兼容

隨著公眾健康安全意識的不斷提升，人們對生活中接觸到的電磁輻射給人體造成影響的關注度持續升溫。常見的人造電磁輻射包括無線電發射臺、日常使用的電器和電子設備、高壓輸變電線路等。當電磁輻射程度超過一定范圍后，不可避免地會對人體產生一定的危害和影響。

電磁場輻射（EMF，Electromagnetic Fields)用于評估照明產品產生的空間電磁場對人體輻射的影響，確保人身安全。EMF 是電磁兼容（EMC）的重要組成部分。除了EMF，EMC 還包括了電磁干擾（EMI）、電磁敏感度（EMS）。電磁干擾（Electromagnetic Interference）是電氣設備可能引起其他事物（包括設備、系統、人及動植物）性能降低或產生損害的電磁騷擾；EMS（Electromagnetic Susceptibility) 是 評 估電氣設備對電磁騷擾如雷擊、靜電等電磁現象的抗擾能力。

照明電器是人們生產和生活中最常見的電磁輻射源，其產品的電磁兼容性能，特別是電磁輻射的強弱，影響了人們的健康和生活品質。作為照明電器的第一制造大國，我國也越來越重視照明設備的電磁兼容要求和測試標準化。

本標準的主要內容

為了與國際接軌，同時也為了規范國內照明設備，我國于2014 年10 月發布了GB/T 31275-2014《照明設備對人體電磁輻射評價》的最新標準。該標準等同于采用IEC 62493: 2009《Assessment of lighting equipment related to human exposure to electromagnetic fields》。

本標準適用于包括工業照明、住宅照明、公共場所照明和街道照明設備等室內、室外所使用的一般照明設備以及專門與照明設備一起使用的獨立輔助設備等。標準參照ICNRP、IEEE 給出的普通公眾暴露水平限值，通過測量和/ 或計算來評價照明電器的電磁場輻射是否超標。標準中對普通公眾暴露于20 kHz~10 MHz 之間的感應電流密度的有效值，以及普通公眾身體不同部位的比吸收率SAR 作了明確規定，其中SAR 值以任意6 分鐘記時平均，每千克人體組織吸收的電磁輻射能量，SAR 值越低，表明被人體組織吸收的輻射量越少，SAR 值可用于評價輻射對人體影響的大小。

照明電器的電磁輻射測量

1. 測量方法

標準確定了照明設備周邊空間電磁場的測量方法、標準工作條件以及測量距離。測量前，測試燈應工作直至達到穩定狀態。測試時，通過“Van der Hoofden”測試頭，在與被測設備相距一定距離的前提下（確定測量距離時，應將測試頭的外表面作為參考點），導電球通過一定長度的普通導線與保護網絡相連接，保護網絡通過一根同軸電纜與EMI 接收器或頻譜分析儀相連接，以模擬電磁進入人體。典型的測試裝置如圖1 所示。

需要指出的是，標準附錄A 中根據正常工作時公眾的預期位置明確規定了對不同應用照明產品的標準測量距離。附錄B 中對不同安裝條件的照明產品在測量時的探頭位置也做了不同的要求，這是因為照明產品中產生電磁輻射的不僅僅是光源本身，還有控制裝置、轉換器等輔助設備，布局時需要將這些因素綜合考慮進去。

圖1 GB/T 31275-2014 典型測量裝置

2. 測量設備

本標準測試使用的“Van der Hoofden”測試設備主要包括導電球、EMI 接收機或頻譜分析儀等。其中“Van der Hoofden”測試頭的導電球是一個用于模擬人體腦部直徑，通常尺寸為210 mm的傳導球體，配合一根用以模擬人的脖頸的導線和一個標稱阻抗為50 Ω 的無源網絡，用于匹配EMI 接收機所要求的50 Ω 的輸入阻抗，并防止接收機輸入過載。

EMI 接收機是測量電磁騷擾的專用測量儀器。由于測量對象往往是微弱的連續波信號及幅值很強的脈沖信號，所以要求測量機本身的噪聲極小，靈敏度很高，檢波器的動態范圍大，前級電路的過載能力強。同時要具有多種檢波功能，為適應不同的測量需求，有峰值、準峰值、平均值和有效值等檢波功能。頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用于測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數。EMI 接收機和頻譜分析儀有著相似的地方，它們都采用超外差式結構，都要顯示各頻率成分的幅度，但它們又有不同的地方，例如兩者在輸入端對信號的處理存在差異、掃頻信號不同、對中頻濾波器帶寬定義不同、檢波器不同以及測試精度、靈敏度不同，但在本測試中，因為僅需顯示在特定頻率范圍內，如20 kHz~10 MHz 內的信號成分，因此可使用EMI 接收機或頻譜分析儀作為測量儀器。

3. 測試結果與評價

本標準中特別強調了測量的不確定度，不僅在附錄中給出了詳盡的不確定度計算示例，更在合格評定時充分考慮了測量不確定度對測量結果評定準確性的影響。

傳統的合格評定僅僅通過簡單的判斷測量值是否在限值內來評定測量結果是否合格，由于未考慮測量不確定度，則會增加錯誤評估的風險（見圖2），這對傳統的合格評定方法而言是一個巨大的挑戰。

本標準在評價測試結果時將測試過程中的各個不確定度貢獻的主要不確定分量都考慮其中，確定了測試結果是否符合限值的評判準則。利用實際測量設備計算出的不確定度Ulab 不應超過標準中規定的不確定度Ubasic。但當Ulab大于Ubasic，只有測量結果加上(Ulab-Ubasic)不超過適用限值時才視為符合。標準在很大程度上降低了消費者所需承擔的風險。

圖2 傳統合格評定存在較大風險

照明設備的其他EMC 測試

除電磁輻射EMF 以外，國際國內也出臺了針對照明設備的其他EMC 測試標準。以EMI 測試為例，CISPR15、EN 55015、GB 17743、J 55015、AS/N2S CISPR15 標準中對電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值作了明確規定，給出了對插入損耗、騷擾電壓和輻射電磁騷擾的測量方法。對于EMS 測試，IEC 61547、EN 61547、GB/T 18595 標準中確定了一般照明用設備的電磁兼容抗擾度要求，其中涉及設備的靜電放電、持續及瞬變干擾、輻射及傳導干擾、射頻及電源相關干擾。具體相關標準參見表1。

結束語

《照明設備對人體電磁輻射的評價》標準的出臺，為評估照明設備或其他電磁源使用安全提供了重要的依據。電磁兼容性作為影響照明產品可靠性及安全性的重要因素，對照明產品進行EMC 測試并作出相應規范，對于提高照明產品質量，正確引導公眾對電器電子產品的認識，提高公眾健康安全意識，進而促進照明行業健康發展有著非常重要的意義。

表1 照明產品的EMC 測試標準