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LED助航燈具測試中的常見問題和分析

2018-03-16 16:21:11朱新旺馬朝真汪巖峰葛久志
科學與財富 2018年2期
關鍵詞:民航測試

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。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作用。

關鍵詞: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指標之一,各種助航燈具都有其相應的光強要求,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,三是主光束范圍內測得的最大光強值超過測得的最小光強值的3 倍。光強值未達到標準規(guī)定要求值。

導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,輸出適應光源形式的能量至光源,光源完成電光轉換,并且通過透鏡等光學元件匯聚發(fā)散以達到標準要求的光分布。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)相較與標準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)做出調整。第三是光學分布,主要涉及到透鏡、玻璃罩等光學元器件。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。當跑道警戒燈每個發(fā)光體在“開”狀態(tài)時,其光輸出應當在恒定發(fā)光時光強值的70%-90%之間,在“關”狀態(tài)時,其光輸出應當在恒定發(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)驅動方波內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。

光強比率不符合標準要求是LED助航燈具測試中的常見問題,光強比例的準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,電路及算法設計簡單,效率高,但是接線方式比較復雜;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。

燈光顏色不符合要求的問題主要出現(xiàn)在鹵素燈具。鹵素燈泡或者濾色片都有可能造成燈光顏色超界問題。

(4)功率因數(shù)低于標準要求。

AC-137-CA-2015-01《民用機場LED助航燈具通用技術要求》中提出每個調光等級下測得的功率因數(shù)都不應小于0.7。功率因數(shù)的測量應當在至少100kHz頻率帶寬范圍內進行。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整阻性負載來提高功率因數(shù)。

(5)浪涌保護超過標準要求。

AC-137-CA-2015-01《民用機場LED助航燈具通用技術要求》中提出燈具應能承受浪涌或帶有能夠承受浪涌的浪涌保護裝置。LED助航燈具應當按照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的標準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,來相應提高系統(tǒng)抗浪涌的能力。

(6)電源端子騷擾電壓不符合標準要求。

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

傳導發(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燈具內部結構設計、接地設計以及一些關鍵元器件的選擇,都會直接影響傳導測試結果。

(7)輻射電磁騷擾不符合標準要求。

用電設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備發(fā)射的電磁騷擾的影響。LED燈具不應對其他機場和位于或機場附近的設備產(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、燈具應當能夠在鹽霧環(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準要求的情況,這些項目只需要在設計時有考慮到,在樣品階段按標準自行測試,應該不難達到標準要求。

LED助航燈具必將更加廣泛的應用于機場助航燈光設備中,在設計、研發(fā)、生產(chǎn)和檢測過程中,嚴格按照相關標準要求進行,將最大限度的保障目視助航設備對飛行員提供應有的幫助,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.

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