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助航燈具測試中發現的常見問題，分析了這些問題產生的原因，對研發、生產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，我們發現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散以達到標準要求的光分布。這其中有三個環節會影響光強。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形式就是測試數據相較與標準光強分布圖輪廓正確，但數值等比下降。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，大多數燈具廠家無法對這個參數做出調整。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光體在“開”狀態時，其光輸出應當在恒定發光時光強值的70%-90%之間，在“關”狀態時，其光輸出應當在恒定發光時光強值的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）燈光顏色不在規定的界限之內。

燈光顏色不符合要求的問題主要出現在鹵素燈具。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都不應小于0.7。功率因數的測量應當在至少100kHz頻率帶寬范圍內進行。功率因數一般是高光強級時大，低光強級時小。功率因數的最小值一般出現在低光級時，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。

（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生有害干擾[4]。

傳導發射是一種沿電源、控制線或信號線傳輸的電磁發射，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生有害干擾[4]。

LED助航燈具大多數的功率都低于50W，本身發射能量等級較低。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、生產和檢測過程中，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、光通信產品檢驗檢測方面的研究.