LED 灯具产品谐波电流的测试方法及其危害

何玲玲 瞿 艳

（安徽省产品质量监督检验研究院 合肥 230051）

引言

电磁兼容问题是影响环境及产品质量的重要因素之一，因此电磁兼容的要求及其标准化工作也是再国内外已经引起的普遍关注。谐波电流是电磁兼容领域的一个部分，因此我国也针对此建立了相应的国家标准体系，对用电设备的谐波电流发射限值进行了规范。我国在1998 年、2003 年和2012 年先后发不了3 个版本的GB 17625.1 标准，规定了每相额定输入电流不大于16 A 的电气和电子设备接入到共用低压配电系统时的谐波发射允许限值。GB 17625.1-2012 发布实施已经10 年，随着社会经济技术的发展，尤其是照明控制技术和方法发展迅速，因此最新版本的GB 17625.1 标准的修订也是重点考虑照明设备的技术发展，从而提高了该标准的适用性，更好的满足市场及产品的发展现状[1]。

1 最新版标准GB 17625.1-2022 对LED 灯具产品谐波电流发射的要求

GB 17625.1-2022 标准（以下简称“新版标准”）已于 2022 年 12 月29 日发布，修改采用IEC 61000-3-2:2020 标准，与GB 17625.1-2012（以下简称“旧版标准”）相比，在术语、产品分类、限值要求、试验条件等方面均发生了一下变化。本文仅针对LED 灯具产品的部分详细进行说明。

1.1 照明设备的术语和定义进行了简化并给出解释

新版标准定义的照明设备为：以产生和/或调节，和/或分配来自光源的辐射为基本功能的设备。并在标准5.2 条给出照明设备的说明[1]。

1.2 更改了部分设备的限值规定

对于额定功率小于5 W 的照明设备，不规定其谐波发射限值[1]。

1.3 更改了额定功率≤25 W 的照明设备的发射限值要求

在新版标准第7.4.3 条对5 W ≤额定功率≤25 W 的C 类照明设备提出要求，不仅限于放电灯，并且增加了一种可选限值要求（由原来的应符合两项要求之一，变更为三项要求之一）。新增限值要求为：

——THD 不应超过70 %。用基波电流百分数表示3次谐波电流不应超过35 %，5 次谐波电流不应超过25 %，7 次谐波电流不应超过30 %，9 次和11 次谐波电流不应超过20 %，2 次谐波电流不应超过5 %。

旧版标准对于有功输入功率大于25 W 的照明设备的谐波电流规定了限值，但对于有功功率不大于25 W 的照明设备只明确规定了放电灯的谐波电流限值，而对于LED 灯具未作限值规定[1]。

2 谐波电流测量及分析

2022 年安徽省市场监督管理局对LED 照明产品及LED 读写台灯产品进行了省级监督工作，从安徽省各地市市场抽样共计171 组，其中有11 组灯具产品额定功率大于25 W，可以按照GB 17625.1-2012 标准的C 类限值要求进行谐波电流测试，其余160 组样品额定功率小于25 W，由于GB 17625.1-2012 标准未对有功功率不大于25 W 的放电灯以外灯具谐波电流作出要求，因此未进行谐波电流项目判定。

本次抽查从流通领域买样，样本量大，覆盖产品种类丰富，基本覆盖市场中的LED 灯具类型，笔者从本次抽查的LED 灯具样品中选取了5 W ≤额定功率≤25 W的4 种代表性LED 灯具样品，按照GB 17625.1-2022 标准进行了谐波电流测试并于标准限值进行了比较。按照GB 17625.1-2022 标准附录A 中对测量电路和试验电源的要求，实验室选用TESEQ 的NSG 1007 电源和ProfLine 2103 谐波和闪烁测试系统进行测试，下面对测试结果进行详细阐述。

图1 单相设备测量电路

2.1 LED 读写台灯

第一组测试样品如图2 所示LED 读写台灯，规格参数为220 V ～50 Hz 13 W，测试谐波电流波形见图3，测试数据见表1。

表1 LED 读写台灯谐波电流测试数据

图2 LED 读写台灯

图3 LED 读写台灯谐波电流测试曲线

将以上测试数据与GB 17625.1-2022 标准第7.4.3 条限值要求对比，可以看出，该灯具总谐波畸变率THD 为193.75 %，远超标准THD 不应超过70 %的要求。同时3 次、5 次、7 次、9 次和11 次谐波电流均远超标准规定限值要求，判定谐波电流测试不合格。

2.2 LED 吸顶灯

第二组样品为图4 所示LED 吸顶灯，规格参数为220 V ～50 Hz 22 W，测试谐波电流波形见图5，测试数据见表2。

表2 LED 吸顶灯谐波电流测试数据

图4 LED 吸顶灯外观

图5 LED 吸顶灯谐波电流测试结果

将以上测试数据与GB 17625.1-2022 标准第7.4.3 条限值要求对比，可以看出，该灯具总谐波畸变率THD 为131.79 %，远超标准THD 不应超过70 %的要求。同时3 次、5 次、7 次、9 次和11 次谐波电流均远超标准规定限值要求，判定谐波电流测试不合格。

2.3 LED 嵌入式灯具（面板灯）

第三组样品为图6 所示LED 嵌入式灯具（面板灯），规格参数为220 V ～50 Hz 16 W，测试谐波电流波形见图7，测试数据见表3。

表3 LED 嵌入式灯具（面板灯）谐波电流测试数据

表4 LED 筒灯谐波电流测试数据

图6 LED 嵌入式灯具（面板灯）外观

图7 LED 嵌入式灯具（面板灯）谐波电流测试结果

将以上测试数据与GB 17625.1-2022 标准第7.4.3 条限值要求对比，可以看出，该灯具总谐波畸变率THD 为143.10 %，远超标准THD 不应超过70 %的要求。同时3 次、5 次、7 次、9 次和11 次谐波电流均远超标准规定限值要求，判定谐波电流测试不合格。

2.4 LED 筒灯

第四组样品为图8 所示LED 筒灯，规格参数为220 V ～50 Hz 9 W，测试谐波电流波形见图9。

图8 LED 筒灯外观

图9 LED 筒灯谐波电流测试结果

将以上测试数据与GB 17625.1-2022 标准第7.4.3 条限值要求对比，可以看出，该灯具总谐波畸变率THD 为120.32 %，远超标准THD 不应超过70 %的要求。同时3 次、5 次、7 次、9 次和11 次谐波电流均远超标准规定限值要求，判定谐波电流测试不合格。

由以上四组LED 灯具产品的谐波电流测试结果可以看出，目前市场上流通的5 W ≤额定功率≤25 W 的LED 灯具产品，按照新版标准测试其谐波电流不合格率是非常高的。

3 谐波电流产生的原因及其对电网的危害

谐波电流是指电流中所包含的频率为基波的整数倍的电量，一般是周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解而得到的，通常称为高次谐波[2]。谐波可以分为偶次谐波和奇次谐波，如第3、5、7、9 次称为奇次谐波，第2、4、6、8 等为偶次谐波。当基波为工频50 Hz 时，2 次谐波为100 Hz，3 次谐波则是150 Hz，以此类推，示例见图10。

电网上谐波产生的原因多种多样，主要由电源端（发电设备）、输送电电力设备以及负载端的非线性负载等三部分产生。针对本文讨论的LED 照明灯具产生谐波即属于用电负载端的非线性负载产生的谐波，LED 灯珠的工作电压为直流24 V，市电为220 V 交流供电，因此LED 灯具产品一般由输入整流滤波电路、开关电源电路以及输出端的整流稳压电路组成[3]，最终将交流220 V电压转换为直流24 V 与LED 光源连接，点亮LED 光源。这个过程中整流滤波和开关电源电路是典型的非线性负载，会产生大量的谐波，在平衡的三相电力系统中，由于对称关系偶次谐波会被大量消除或减弱，而实际测试中以奇次谐波为主。

图10 谐波电流示例

谐波电流的危害是非常多的，高过的谐波电流会使电能的生产、传输和利用效率降低，同时对同一电网中的电气设备过热、产生噪声甚至振动，会降低其使用寿命，严重时可能引发设备故障或者损坏。

4 结语

国标GB 17625.1-2022《电磁兼容 限值 第 1 部分：谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16 A）》已于2022 年 12 月29 日发布，并将于 2024 年 07 月 01 日起实施，替代 GB 17625.1-2012 标准。在此过渡期间，建议各LED 照明设备生产企业及时关注产品谐波电流发射情况，持有CCC 证书的企业及时申请标准换版，补充差异测试，以免影响正常的生产和销售。