CE認証への準拠を確保：LEDドライバおよび照明器具の高調波およびフリッカー試験

抽象
EU市場に輸出されるLEDドライバおよび各種照明器具については、CE-EMC指令により、高調波電流放出、電圧変動、フリッカーという2つの重要な試験が義務付けられています。対応する規格はGB 17625.1（IEC 61000-3-2と同一）およびGB 17625.2（IEC 61000-3-3と同一）です。事前適合性試験および型式試験用の標準化された高精度高調波およびフリッカーアナライザがない場合、製品は税関での留置、市場サンプリング検査での不適合、無効な認証レポートなどのリスクに直面する可能性があります。 LISUN 本論文では、LSHF61000-3-2/3高調波・フリッカーアナライザ試験システムを主要な研究対象とし、試験装置全体のハードウェア構成、主要技術パラメータ、および標準への適合性を詳細に分析する。LEDドライバおよび屋内・屋外照明器具向けの標準化された試験手順を整理し、ハードウェアパラメータ比較表を通してシステムの適合性を示す。照明企業および第三者試験機関が標準化された高調波・フリッカー試験プラットフォームを構築するための、包括的な実装参考資料を提供する。

イントロダクション

EUのCE認証制度では、電磁両立性は照明製品の市場参入に必須の要件です。低周波電力品質試験では、高調波電流放出、電圧変動、フリッカーが対象となります。照明機器は、IEC 61000-3-2に基づきクラスC機器に分類され、専用の高調波制限要件が適用されます。調光可能なLED照明器具は、動的な負荷変動によって発生するフリッカー不適合のリスクにさらされます。一般的なデスクトップ型電力アナライザでは、規格で規定されている基準グリッドインピーダンスや歪みのない純粋な交流電源を再現できないため、その試験データは認証に利用できません。企業が自己試験に簡易な機器を採用すると、事前試験結果と第三者機関のデータとの間に大きな乖離が生じ、研究開発の修正サイクルが長くなり、認証コストが繰り返し発生することになります。

その LISUN LSHF61000-3-2/3 高調波およびフリッカーアナライザ試験システム は、単相低電力電気機器向けに開発された、認証グレードの完全なEMCソリューションです。フルセットは、LSHF61000-3-2/3高調波・フリッカーアナライザ、LSAIF-503フリッカーインピーダンスネットワーク、LSP-1KVAC-HF低歪み交流電源という、専門的にマッチングされた3つの機器で構成されています。ハードウェアアーキテクチャ、測定アルゴリズム、およびサポートソフトウェアは、GB 17625.1およびGB 17625.2のすべての技術条項に完全に準拠しています。LEDドライバ、パネルライト、投光器、スマート調光照明器具の完全な高調波およびフリッカーテストを1つのワークフローで完了し、CE認証申請に利用できる生テスト曲線と合否判定レポートを出力します。照明業界の研究開発ラボ、品質管理ワークショップ、および第三者試験機関に適用可能です。

高調波およびフリッカーアナライザシステムのハードウェア構成と規格準拠ロジック

完全な高調波およびフリッカー試験チェーンには、純粋な電源ユニット、標準的な模擬グリッドインピーダンスユニット、および高精度測定・分析ユニットが含まれていなければなりません。これら3つのうち、いずれも省略することはできません。ハードウェアコンポーネントのいずれかが不適合であると、試験結果が直接的に歪むことになります。 LISUN LSHF61000-3-2/3高調波・フリッカーアナライザ試験システムは、一体型設計を採用しています。3つの計測器は工場出荷時に相互運用性を考慮して校正されているため、インピーダンスネットワーク、電源、アナライザ間のタイミング同期をユーザーが手動で調整する必要はありません。ハードウェアレベルでは、国内規格およびIEC国際規格の測定制約を満たしています。

コアデバイスはLSHF61000-3-2/3高調波およびフリッカーアナライザで、システム全体のデータ収集および計算の中核として機能します。GB 17625.1で規定されている高調波測定機器のクラス1精度要件を満たしています。内蔵のプリセットプログラムにより、DUTをカテゴリA/B/C/Dに自動的に分類し、カテゴリC照明製品専用の高調波制限を呼び出すことができます。0～50の個別高調波電流、全高調波歪みTHDI、力率、POHCなどの主要指標を同期して計算します。フリッカー測定モジュールはGB 17625.2の計算規則に厳密に従い、dt、dc、dmax、Tmax、短時間フリッカーPst、長時間フリッカーPltを自動的に計算し、手動変換なしで標準制限と比較することにより合否判定を出力します。

2つ目のサポートユニットはLSAIF-503フリッカーインピーダンスネットワークで、公共低電圧グリッドの特性を再現するための重要なコンポーネントです。規格では、活線インピーダンスを0.24Ω + j0.15Ω、中性線インピーダンスを0.16Ω + j0.10Ωと定義しています。このインピーダンスネットワークは、最大連続電流16Aをサポートし、照明器具やLEDドライバの入力電流範囲に完全に適合します。このインピーダンスネットワークがないと、実際のグリッド負荷変動をシミュレートすることはできません。測定されたPst値とPlt値は30%以上ずれる可能性があり、認証機関は試験報告書を受理しません。

3つ目の補助機器は、LED照明器具およびドライバの標準電源として機能する低歪み交流電源LSP-1KVAC-HFです。この電源は、超低歪みの出力波形、0～300Vの調整可能な電圧、および45Hz～65Hzの調整可能な周波数を提供します。EU諸国の230V/50Hz標準グリッド条件をシミュレートでき、電力会社の主電源の高調波や電圧変動による干渉を排除します。そのため、高調波・フリッカーアナライザで収集される電気信号は、被試験機器のみに由来するものであり、外部電源グリッドによる測定誤差は排除されます。

表1 ハードウェアパラメータと国家規格準拠要件 LISUN LSHF61000-3-2/3 高調波およびフリッカーアナライザーシステム

パラメータ比較で示されているように、完全な高調波およびフリッカーアナライザシステムの各機器は、2 つの規格のすべての必須条項を満たしています。単一のアナライザまたは通常の周波数変換電源のみを購入しても、完全に準拠したテストチェーンを確立することはできません。その結果、ハードウェアインジケータが欠落し、測定誤差が過剰になります。完全なマッチングされたシステムのみが、 LISUN この試験システムは、照明製品の型式試験に直接適用できる。

LEDドライバおよび照明器具向け高調波・フリッカーアナライザーシステムに基づく、標準化されたCE規格準拠の高調波・フリッカー試験手順

照明製品の事前適合性試験または型式試験 LISUN LSHF61000-3-2/3高調波・フリッカーアナライザは、サンプル前処理、システム配線とデバッグ、定常状態高調波テスト、動的フリッカーテスト、データ保存、レポート出力の5つの主要なステップで構成されています。内蔵の標準プログラムが自動的に実行されるため、手動操作によるデータ誤差を低減できます。

最初のステップは、サンプルの前処理と動作条件の設定です。実際の使用状況に応じて、LED光源と対応する負荷を組み立てます。調光可能な照明器具の場合は、100%、50%、10%の3段階の調光レベルでテストを準備します。各被試験デバイス（DUT）につき、少なくとも3つの並行サンプルを用意します。定格電力、入力電圧、製品カテゴリ（カテゴリC照明機器）を基本的なテスト記録情報として記録します。

2 番目の手順は、完全な高調波およびフリッカーアナライザシステムの配線とデバッグです。LSP-1KVAC-HF AC 電源の出力を LSAIF-503 フリッカーインピーダンスネットワークの入力端子に接続します。インピーダンスネットワークの出力を、テスト対象の LED ドライバまたは照明器具に接続します。インピーダンスネットワークの電圧および電流取得端子を LSHF61000-3-2/3 高調波およびフリッカーアナライザに接続します。サポート PC ソフトウェアを起動し、システム通信を確認します。電源電圧を 230 V、周波数を 50 Hz に設定します。インピーダンスネットワーク、電源、アナライザ間のタイミング同期を確認し、ソフトウェアインターフェイスでリアルタイムの Urms および Irms 読み取り値を確認します。

3 番目のステップは、IEC 61000-3-2 に準拠した定常状態の高調波テストです。Harmonics and Flicker Analyzer ソフトウェアで、カテゴリ C 照明機器標準プログラムを呼び出します。取得を開始する前に、DUT を全負荷で 30 分間実行して熱安定性に達するようにします。機器は、0 ～ 50 の高調波電流値、全高調波歪み THDI、力率 PF、POHC、およびその他のパラメータを自動的に記録します。ソフトウェアは、カテゴリ C 照明器具専用の高調波制限値に対して合否を判定し、照明製品に敏感な 3 次、5 次、7 次高調波の制限値外の項目をマークして、R&D エンジニアが PFC およびフィルタ回路の欠陥を特定するのに役立ちます。

第 4 段階は、IEC 61000-3-3 に準拠した動的フリッカー テストです。調光可能な照明器具および周期的に切り替えられるデバイスに対して、長期フリッカー取得モードを有効にします。テスト期間を 2 時間に設定して、長期フリッカー指数 Plt を取得します。高調波およびフリッカー アナライザーは、電圧変動曲線と dt/dc/dmax 値を継続的に記録し、短期フリッカー Pst ≤1.0 および長期フリッカー Plt ≤0.65 が満たされているかどうかを自動的に検証します。調光不可能な固定輝度の照明器具の場合、テスト効率を向上させるために、テスト期間を Pst 測定のみの 10 分に短縮できます。

第5ステップは、データの保存とCE準拠レポートのエクスポートです。テスト完了後、高調波・フリッカーアナライザーのサポートソフトウェアを使用すると、生波形図、高調波値テーブル、フリッカー傾向曲線をワンクリックでエクスポートできます。ファイルには、機器モデルLSHF61000-3-2/3、規格番号、サンプル情報、テストタイムスタンプなど、完全なトレーサビリティ情報が含まれています。第三者認証機関は、これらのデータセットを直接使用して、再テストを繰り返すことなくCE-EMC認証を発行できます。

LSHF61000-3 高調波およびフリッカーアナライザー

LED照明製品のテストにおける一般的な問題点と、高調波・フリッカーアナライザーによる解決策

LEDドライバおよび照明器具のCE試験において、頻繁に発生する主な不適合事項は、高調波電流の過剰と、Pstフリッカー値の制限値超過の2つである。 LISUN LSHF61000-3-2/3高調波・フリッカーアナライザは、根本原因を正確に特定し、研究開発における是正措置のための定量的なデータサポートを提供できます。

高調波の不適合に関しては、ほとんどの低電力LEDドライバにはアクティブPFC回路が搭載されていないため、カテゴリCの制限を超える3次および5次高調波電流が発生します。高調波およびフリッカーアナライザーは、各高調波成分の棒グラフをエクスポートでき、制限を超える高調波次数と電流振幅を直感的に表示します。R&Dエンジニアは、測定データに基づいて入力フィルタとPFC制御方式を調整できます。低輝度下では、ディープディミングシナリオで高調波歪みが大きくなります。この装置は、複数の輝度レベルでセグメント化されたデータストレージをサポートしているため、エンジニアは異なる調光レベルでの高調波変動を比較し、調光可能なドライバの制御ロジックを最適化できます。

フリッカー不適合の場合、スマート調光およびスイッチセグメント照明器具は、標準インピーダンスネットワーク下で瞬時負荷電流過渡現象を生成し、電圧変動を引き起こします。従来のアナライザは最終的なPst値のみを出力し、過渡変動イベントを捉えることができません。この高調波およびフリッカーアナライザは、常時電圧変動曲線を記録し、フリッカーオーバーランを引き起こすスイッチまたは調光関連のイベントを特定し、定出力回路の最適化とバッファ回路の追加による電流サージの抑制をエンジニアに促すことで、フリッカー不適合を発生源で解消します。

このシステムは、生産ラインにおけるバッチ受入検査もサポートしています。品質管理担当者は、複雑な標準規格を習得することなく、組み込みの標準ルーチンを直接呼び出すことができます。サンプルを接続すると、高調波およびフリッカー評価が自動的に実行されます。不合格のドライバ半製品を迅速にスクリーニングできるため、最終組み立て後にEMC欠陥が発見されるのを防ぎ、生産損失を削減できます。

結論

EUに輸出されるLEDドライバおよび照明器具の場合、CE認証に適合するための前提条件は、完全に整合された高調波およびフリッカーアナライザ試験プラットフォームを導入することです。単一の測定機器では、GB 17625.1およびGB 17625.2で定義されている電源、インピーダンス、および測定条件を再現することはできません。 LISUN LSHF61000-3-2/3 高調波およびフリッカーアナライザ試験システム 高調波解析ユニット、標準インピーダンスネットワーク、低歪み純交流電源を統合しています。ハードウェアは、国家規格および対応するIEC規格の要件を完全に満たしています。カテゴリC照明機器専用のテストルーチンがプリインストールされており、定常状態の高調波テストと動的フリッカーテストをワンストップで実行でき、認証に利用可能な生データセットと評価レポートを提供します。

照明関連の研究開発企業、生産品質管理部門、第三者試験機関にとって、この高調波・フリッカーアナライザーを導入することで、初期段階での適合性確認、輸出サンプリングやCE認証手続きにおける不適合リスクの軽減、新製品発売サイクルの短縮、第三者試験機関による繰り返し試験に伴う追加コストの削減が可能になります。また、欧州連合におけるLED照明製品の市場参入に向けた標準化された試験ソリューションとしても機能します。