LED助航燈具測試中的常見問題和分析

朱新旺 馬朝真 汪巖峰 葛久志

摘 要：助航燈具運行的可靠性和穩(wěn)定性與飛行安全密切相關(guān)。本文介紹了LED助航燈具測試中發(fā)現(xiàn)的常見問題，分析了這些問題產(chǎn)生的原因，對研發(fā)、生產(chǎn)和測試具有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：LED；助航燈具；測試；民航

近年來，在我中心檢測的LED助航燈具逐年增多。在檢測過程中，我們發(fā)現(xiàn)LED助航燈具有一些常見的問題，本文將做出簡要分析。

（1）光強不符合要求。

光強是光源在特定方向上立體角元內(nèi)傳送光通量與立體角元之比，是助航燈具燈光最基本的技術(shù)指標(biāo)之一，各種助航燈具都有其相應(yīng)的光強要求，在光強測試中，一般會出現(xiàn)的問題有三種：一是光強值不夠，二是光強值超標(biāo)，三是主光束范圍內(nèi)測得的最大光強值超過測得的最小光強值的3 倍。光強值未達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求值。

導(dǎo)致光強不符合要求的影響因素主要有兩個：第一是能級，第二是光學(xué)分布。

LED助航燈具的具體工作方式為控制電路從隔離變壓器獲取能量，經(jīng)變換，輸出適應(yīng)光源形式的能量至光源，光源完成電光轉(zhuǎn)換，并且通過透鏡等光學(xué)元件匯聚發(fā)散以達到標(biāo)準(zhǔn)要求的光分布。這其中有三個環(huán)節(jié)會影響光強。第一控制電路的電能變換能級及效率。當(dāng)能級高、效率低，助航燈具工作時會產(chǎn)生大量熱量，有較高的溫升，這會限制控制電路的輸出功率。能量不足的直接表現(xiàn)形式就是測試數(shù)據(jù)相較與標(biāo)準(zhǔn)光強分布圖輪廓正確，但數(shù)值等比下降。第二是光源電至光的轉(zhuǎn)化效率，即光效。這個是光源的自身固有特性，大多數(shù)燈具廠家無法對這個參數(shù)做出調(diào)整。第三是光學(xué)分布，主要涉及到透鏡、玻璃罩等光學(xué)元器件。典型的最大最小光強值超3倍、分布角度不夠等都是由此造成。

跑道和滑行道燈具中，跑道警戒燈光強要求比較特殊。當(dāng)跑道警戒燈每個發(fā)光體在“開”狀態(tài)時，其光輸出應(yīng)當(dāng)在恒定發(fā)光時光強值的70%-90%之間，在“關(guān)”狀態(tài)時，其光輸出應(yīng)當(dāng)在恒定發(fā)光時光強值的10%-17%之間[2，4]。

跑道警戒燈主要問題在于下限比率處。目前大多數(shù)LED驅(qū)動芯片工作頻率在400K～1MHz之間，即最小周期為1us。警戒燈為彩光LED燈具，其2.8A輸入時的光強比率為最大為1.65%。1.65%*17%=0.28%。目前LED燈具大多采用數(shù)字調(diào)光，其LED光輸出為200Hz及以上的方波。過低的占空比會使得輸出方波畸變，甚至出現(xiàn)驅(qū)動方波內(nèi)無有效光輸出的情況。目前解決這個問題的途徑是提高LED芯片的驅(qū)動頻率，但是這可能會帶來額外的問題，比如EMC實驗不通過等，需要綜合考慮。

（2）光強比例不符合要求。

光強比率不符合標(biāo)準(zhǔn)要求是LED助航燈具測試中的常見問題，光強比例的準(zhǔn)確度主要受限于電流采樣電路的精度。目前電流采樣方式主要分為兩種：電流互感器采樣和精密電阻采樣。電流互感器采樣為隔離采樣，電路及算法設(shè)計簡單，效率高，但是接線方式比較復(fù)雜；電阻采樣成本較低，節(jié)省空間，但是效率較低，且采樣值很小，容易引入誤差信號。

（3）燈光顏色不在規(guī)定的界限之內(nèi)。

燈光顏色不符合要求的問題主要出現(xiàn)在鹵素?zé)艟摺｛u素?zé)襞莼蛘邽V色片都有可能造成燈光顏色超界問題。

（4）功率因數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)要求。

AC-137-CA-2015-01《民用機場LED助航燈具通用技術(shù)要求》中提出每個調(diào)光等級下測得的功率因數(shù)都不應(yīng)小于0.7。功率因數(shù)的測量應(yīng)當(dāng)在至少100kHz頻率帶寬范圍內(nèi)進行。功率因數(shù)一般是高光強級時大，低光強級時小。功率因數(shù)的最小值一般出現(xiàn)在低光級時，常用的解決方法是通過板載調(diào)整阻性負(fù)載來提高功率因數(shù)。

（5）浪涌保護超過標(biāo)準(zhǔn)要求。

AC-137-CA-2015-01《民用機場LED助航燈具通用技術(shù)要求》中提出燈具應(yīng)能承受浪涌或帶有能夠承受浪涌的浪涌保護裝置。LED助航燈具應(yīng)當(dāng)按照GB/T 17626.5 規(guī)定的測試要求，通過開路電壓峰值為6 kV，短路電流峰值為3kA的標(biāo)準(zhǔn)1.2/50us-8/20us組合波的實驗。

浪涌保護測試不通過主要原因在于企業(yè)的成本因素。在一定的輸入情況下，可以通過提高防浪涌器件的能量等級，提高端口器件的耐壓等級，來相應(yīng)提高系統(tǒng)抗浪涌的能力。

（6）電源端子騷擾電壓不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

LED助航燈具不應(yīng)對其他機場和位于或機場附近的設(shè)備產(chǎn)生有害干擾[4]。

傳導(dǎo)發(fā)射是一種沿電源、控制線或信號線傳輸?shù)碾姶虐l(fā)射，LED燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計、接地設(shè)計以及一些關(guān)鍵元器件的選擇，都會直接影響傳導(dǎo)測試結(jié)果。

（7）輻射電磁騷擾不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

用電設(shè)備在工作時會對外發(fā)射電磁騷擾，同時也會受到來自周圍自然界或其它用電設(shè)備發(fā)射的電磁騷擾的影響。LED燈具不應(yīng)對其他機場和位于或機場附近的設(shè)備產(chǎn)生有害干擾[4]。

LED助航燈具大多數(shù)的功率都低于50W，本身發(fā)射能量等級較低。再通過合理的殼體屏蔽，加強電源輸入端口的濾波即可輕松通過輻射騷擾測試。

（8）其他問題。

外殼防護等級至少達到IPX4、燈具應(yīng)當(dāng)能夠在鹽霧環(huán)境下正常工作、易折裝置、表面顏色等項目也存在不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，這些項目只需要在設(shè)計時有考慮到，在樣品階段按標(biāo)準(zhǔn)自行測試，應(yīng)該不難達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

LED助航燈具必將更加廣泛的應(yīng)用于機場助航燈光設(shè)備中，在設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)和檢測過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進行，將最大限度的保障目視助航設(shè)備對飛行員提供應(yīng)有的幫助，對航空飛行安全起降起到舉足輕重的作用。

參考文獻：

[1]周小麗，陳郁陽，蔣曉波，等. LED在機場目視助航燈具中的應(yīng)用[J]. 2009中國建筑及城市照明論壇論文集，2009，12，18：146-151

[2]中國民用航空局機場司咨詢通告 AC-137-CA-2015-03 跑道和滑行道助航燈具技術(shù)要求[S] 北京 中國民用航空局 2015，4，24

[3]中國民用航空局機場司咨詢通告 AC-137-CA-2015-04 跑道和滑行道助航燈具檢驗規(guī)范[S] 北京 中國民用航空局 2015，4，24

[4]中國民用航空局機場司咨詢通告 AC-137-CA-2015-01民用機場LED助航燈具技術(shù)要求[S] 北京 中國民用航空局 2015，4，24

[5]中國民用航空局機場司咨詢通告 AC-137-CA-2015-02民用機場LED助航燈具檢驗規(guī)范[S] 北京 中國民用航空局 2015，4，24

作者簡介：

朱新旺（1984-），男，工程師，碩士，主要從事光電子、光通信產(chǎn)品檢驗檢測方面的研究.