LED助航灯具测试中的常见问题和分析

朱新旺 马朝真 汪岩峰 葛久志

摘 要：助航灯具运行的可靠性和稳定性与飞行安全密切相关。本文介绍了LED助航灯具测试中发现的常见问题，分析了这些问题产生的原因，对研发、生产和测试具有一定的指导作用。

关键词：LED；助航灯具；测试；民航

近年来，在我中心检测的LED助航灯具逐年增多。在检测过程中，我们发现LED助航灯具有一些常见的问题，本文将做出简要分析。

（1）光强不符合要求。

光强是光源在特定方向上立体角元内传送光通量与立体角元之比，是助航灯具灯光最基本的技术指标之一，各种助航灯具都有其相应的光强要求，在光强测试中，一般会出现的问题有三种：一是光强值不够，二是光强值超标，三是主光束范围内测得的最大光强值超过测得的最小光强值的3 倍。光强值未达到标准规定要求值。

导致光强不符合要求的影响因素主要有两个：第一是能级，第二是光学分布。

LED助航灯具的具体工作方式为控制电路从隔离变压器获取能量，经变换，输出适应光源形式的能量至光源，光源完成电光转换，并且通过透镜等光学元件汇聚发散以达到标准要求的光分布。这其中有三个环节会影响光强。第一控制电路的电能变换能级及效率。当能级高、效率低，助航灯具工作时会产生大量热量，有较高的温升，这会限制控制电路的输出功率。能量不足的直接表现形式就是测试数据相较与标准光强分布图轮廓正确，但数值等比下降。第二是光源电至光的转化效率，即光效。这个是光源的自身固有特性，大多数灯具厂家无法对这个参数做出调整。第三是光学分布，主要涉及到透镜、玻璃罩等光学元器件。典型的最大最小光强值超3倍、分布角度不够等都是由此造成。

跑道和滑行道灯具中，跑道警戒灯光强要求比较特殊。当跑道警戒灯每个发光体在“开”状态时，其光输出应当在恒定发光时光强值的70%-90%之间，在“关”状态时，其光输出应当在恒定发光时光强值的10%-17%之间[2，4]。

跑道警戒灯主要问题在于下限比率处。目前大多数LED驱动芯片工作频率在400K～1MHz之间，即最小周期为1us。警戒灯为彩光LED灯具，其2.8A输入时的光强比率为最大为1.65%。1.65%*17%=0.28%。目前LED灯具大多采用数字调光，其LED光输出为200Hz及以上的方波。过低的占空比会使得输出方波畸变，甚至出现驱动方波内无有效光输出的情况。目前解决这个问题的途径是提高LED芯片的驱动频率，但是这可能会带来额外的问题，比如EMC实验不通过等，需要综合考虑。

（2）光强比例不符合要求。

光强比率不符合标准要求是LED助航灯具测试中的常见问题，光强比例的准确度主要受限于电流采样电路的精度。目前电流采样方式主要分为两种：电流互感器采样和精密电阻采样。电流互感器采样为隔离采样，电路及算法设计简单，效率高，但是接线方式比较复杂；电阻采样成本较低，节省空间，但是效率较低，且采样值很小，容易引入误差信号。

（3）灯光颜色不在规定的界限之内。

灯光颜色不符合要求的问题主要出现在卤素灯具。卤素灯泡或者滤色片都有可能造成灯光颜色超界问题。

（4）功率因数低于标准要求。

AC-137-CA-2015-01《民用机场LED助航灯具通用技术要求》中提出每个调光等级下测得的功率因数都不应小于0.7。功率因数的测量应当在至少100kHz频率带宽范围内进行。功率因数一般是高光强级时大，低光强级时小。功率因数的最小值一般出现在低光级时，常用的解决方法是通过板载调整阻性负载来提高功率因数。

（5）浪涌保护超过标准要求。

AC-137-CA-2015-01《民用机场LED助航灯具通用技术要求》中提出灯具应能承受浪涌或带有能够承受浪涌的浪涌保护装置。LED助航灯具应当按照GB/T 17626.5 规定的测试要求，通过开路电压峰值为6 kV，短路电流峰值为3kA的标准1.2/50us-8/20us组合波的实验。

浪涌保护测试不通过主要原因在于企业的成本因素。在一定的输入情况下，可以通过提高防浪涌器件的能量等级，提高端口器件的耐压等级，来相应提高系统抗浪涌的能力。

（6）电源端子骚扰电压不符合标准要求。

LED助航灯具不应对其他机场和位于或机场附近的设备产生有害干扰[4]。

传导发射是一种沿电源、控制线或信号线传输的电磁发射，LED灯具内部结构设计、接地设计以及一些关键元器件的选择，都会直接影响传导测试结果。

（7）辐射电磁骚扰不符合标准要求。

用电设备在工作时会对外发射电磁骚扰，同时也会受到来自周围自然界或其它用电设备发射的电磁骚扰的影响。LED灯具不应对其他机场和位于或机场附近的设备产生有害干扰[4]。

LED助航灯具大多数的功率都低于50W，本身发射能量等级较低。再通过合理的壳体屏蔽，加强电源输入端口的滤波即可轻松通过辐射骚扰测试。

（8）其他问题。

外壳防护等级至少达到IPX4、灯具应当能够在盐雾环境下正常工作、易折装置、表面颜色等项目也存在不符合标准要求的情况，这些项目只需要在设计时有考虑到，在样品阶段按标准自行测试，应该不难达到标准要求。

LED助航灯具必将更加广泛的应用于机场助航灯光设备中，在设计、研发、生产和检测过程中，严格按照相关标准要求进行，将最大限度的保障目视助航设备对飞行员提供应有的帮助，对航空飞行安全起降起到举足轻重的作用。

参考文献：

[1]周小丽，陈郁阳，蒋晓波，等. LED在机场目视助航灯具中的应用[J]. 2009中国建筑及城市照明论坛论文集，2009，12，18：146-151

[2]中国民用航空局机场司咨询通告 AC-137-CA-2015-03 跑道和滑行道助航灯具技术要求[S] 北京 中国民用航空局 2015，4，24

[3]中国民用航空局机场司咨询通告 AC-137-CA-2015-04 跑道和滑行道助航燈具检验规范[S] 北京 中国民用航空局 2015，4，24

[4]中国民用航空局机场司咨询通告 AC-137-CA-2015-01民用机场LED助航灯具技术要求[S] 北京 中国民用航空局 2015，4，24

[5]中国民用航空局机场司咨询通告 AC-137-CA-2015-02民用机场LED助航灯具检验规范[S] 北京 中国民用航空局 2015，4，24

作者简介：

朱新旺（1984-），男，工程师，硕士，主要从事光电子、光通信产品检验检测方面的研究.