程 曄

(iGuzzini照明 (中國(guó))有限公司，上海 200000)

1 LED技術(shù)發(fā)展與照明應(yīng)用

LED是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。LED燈具就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED的光效越來越高，再加上LED理論上的超長(zhǎng)壽命，人們普遍將LED的發(fā)展直指替換傳統(tǒng)照明。

當(dāng)前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢(shì)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。

2 LED的電參數(shù)與傳統(tǒng)光源的區(qū)別

由于LED本身是半導(dǎo)體部件，其電參數(shù) (電壓、電流等)與傳統(tǒng)光源有很大的區(qū)別。其特殊的伏安特性，導(dǎo)致了為了正常點(diǎn)亮LED必須使用恒流的直流電源。如圖，LED正向工作在第一象限，當(dāng)正向電壓比較小時(shí)，正向電流很小，幾乎為零，相應(yīng)的電壓叫死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓超過死區(qū)電壓后，其ΔR=ΔV/ΔI是正的，呈現(xiàn)正電阻特性，當(dāng)LED管電壓增加時(shí)其LED的電流也增加;LED管電壓下降其LED的電流也下降。因此只要供電電壓穩(wěn)定，LED電流就不會(huì)繼續(xù)增加或下降。然而在LED電壓Vf附近，電壓稍為變化，電流將發(fā)生大的變化 (見圖1)。

此外，LED的伏安特性并不是固定的，是隨著溫度而變化的，所以在恒壓供電時(shí)，LED電流隨溫度變化而變化，因?yàn)長(zhǎng)ED的伏安特性具有負(fù)溫度系數(shù)的特點(diǎn)。

所以LED需要恒流電源驅(qū)動(dòng)，即在市電與LED之間需要加一個(gè)電源適配器即LED驅(qū)動(dòng)電源以維持其穩(wěn)定性。

圖1 某LED的V-A特性曲線

照明應(yīng)用級(jí)大功率LED的輸入電壓一般為3.0V左右，工作電流為350mA至1000mA左右。相比較傳統(tǒng)光源，工作電源性質(zhì)不同且工作電壓低是最大的區(qū)別。如，傳統(tǒng)鎢絲燈工作電壓一般為交流220V，工作電流0.2A到0.5A左右。其他氣體放電燈需要很高的脈沖電壓進(jìn)行激發(fā)，即使工作電壓往往也大于交流250V，工作電流0.5A至4A左右。即使工作電壓最低的傳統(tǒng)光源低壓鹵鎢燈也需要12V，但其工作電流達(dá)到4安左右 (見表1)。

表1 各種光源工作電壓和電流比較

此外，根據(jù)不同的照明應(yīng)用，一臺(tái)LED燈具中往往會(huì)使用1顆到上百顆的LED。再考慮到選用不同的LED驅(qū)動(dòng)電源，直接導(dǎo)致了LED燈具的工作電壓范圍較寬，從幾V到幾十V。例如對(duì)于LED室外燈具而言，由于替換的是大功率的熒光燈、金鹵燈和高壓鈉燈等，基本考慮的方法就是增加LED光源的使用數(shù)量。傳統(tǒng)路燈功率都在250W至400W之間，熒光線性燈功率從14W至80W不等。由于LED是電流驅(qū)動(dòng)型，隨著LED數(shù)量的增加，所輸入的電壓也會(huì)相應(yīng)增加。這又是LED燈具在電參數(shù)上與其他傳統(tǒng)照明燈具的區(qū)別之一 (見圖2)。

3 LED燈具的電參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)中的疑惑

通過上面LED與傳統(tǒng)光源在電參數(shù)上面的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)LED正常工作所需的電源性質(zhì)與傳統(tǒng)光源有著本質(zhì)的區(qū)別，其工作電壓范圍較大。此外LED燈具將使用全新的驅(qū)動(dòng)電源、電氣結(jié)構(gòu)、散熱結(jié)構(gòu)等。考慮到這樣一系列區(qū)別于傳統(tǒng)燈具的變化，LED燈具是否依然安全可靠呢?對(duì)于適用于傳統(tǒng)光源的的燈具標(biāo)準(zhǔn)能否繼續(xù)運(yùn)用于LED燈具呢?

圖2 LED燈具的各種布燈方式

本文就是從現(xiàn)行的燈具國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1—2007和最新版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IED60598—1∶2008出發(fā)，通過比較和研究與電參數(shù)有關(guān)的條款，從而闡明LED燈具標(biāo)準(zhǔn)適用性的問題，給出了判斷LED燈具安全性和可靠性的依據(jù) (見圖3)。

4 LED燈具的安全標(biāo)準(zhǔn)

目前為止，我國(guó)使用的燈具安全通用標(biāo)準(zhǔn)為GB7000.1—2007《燈具 第一部分:一般要求與試驗(yàn)》，所對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為等同采用IEC60598—1∶2003。而最新版燈具安全的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為IEC60598—1∶2008。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)落后國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一版，對(duì)新型LED燈具有很多方面無法應(yīng)用，這也是LED標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范呼聲越來越高的原因之一。我們將就新舊版的標(biāo)準(zhǔn)中涉及電參數(shù)的條款進(jìn)行比較，來說明LED燈具的電壓?jiǎn)栴}。舊版標(biāo)準(zhǔn)我們以我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為例，新版標(biāo)準(zhǔn)我們以國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)為例來進(jìn)行比較說明(見表2)。

?

標(biāo)準(zhǔn)中與LED電參數(shù)有關(guān)的章節(jié)和條文有:

1)防觸電

圖3 LED照明的各種應(yīng)用

2)Ⅲ類

3)爬電距離和電氣間隙

4)接觸電流和保護(hù)導(dǎo)體電流

5 LED燈具的防觸電安全性

5.1 LED燈具防觸電安全性實(shí)際應(yīng)用上的困惑

有兩款新型LED燈具，一款LED的載流部件手能觸及，一款12V直流風(fēng)扇作為主動(dòng)散熱部件用于燈具外殼，但其載流部件也能觸及。這兩款燈具LED安全嗎?直流低電壓是否一定安全，是否能作為產(chǎn)品的可觸及表面?見圖4。

根據(jù)常識(shí)，36V及以下電壓為人體安全電壓。那到底這些作用于LED的直流電壓是否依然安全呢?對(duì)于我們?nèi)粘Ｊ褂弥械腖ED產(chǎn)品，能否直接接觸這些帶電部件呢?由于是低壓直流電，是否就不需要去考慮安全性呢?我們到哪去尋找這些問題的答案呢?

圖4 LED燈具的帶電部件可觸及表面

5.2 GB/T3805—2008《特低電壓 (ELV)限值》

關(guān)于這些問題，我們可以先參考GB/T3805—2008/IEC61201《特低電壓 (ELV)限值》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了GB/T18379—2001《建筑物電氣裝置的電壓區(qū)段 (IEC60449∶1973，IDT)》中定義的 I區(qū)段電壓等級(jí)的限值，用以指導(dǎo)正確選擇人體在正常和故障兩種狀態(tài)下使用各種電氣設(shè)備，并處于各種環(huán)境狀態(tài)下可觸及導(dǎo)電零件的電壓限值 (見表3)。

表3 直流電壓區(qū)段

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值基于 GB/T138870.1—1992《電流通過人體的效應(yīng)第一部分:常用部分 (第三章:15～100Hz正弦交流電流的效應(yīng);第四章:直流電的效應(yīng);第五章:人體電阻抗)(neq IEC60479—1∶1984)》和 GB/T13870.2—1997《電流通過人體的效應(yīng)第二部分:特殊情況 (第四章:頻率100Hz以上的交流電流的效應(yīng);第五章:特殊波形電流的效應(yīng);第六章:短時(shí)間單向脈沖電流的效應(yīng)) (idt IEC60479—2∶1987)》和其他來源的經(jīng)驗(yàn)，電壓限值的規(guī)定是針對(duì)正常和故障兩種狀態(tài)。這些限值與直接和間接接觸的概念無關(guān)，也不用于區(qū)分接地和非接地電路，可認(rèn)為這些限值及低于限值的電壓在規(guī)定的條件下對(duì)人體不構(gòu)成危險(xiǎn)。

該標(biāo)準(zhǔn)考慮了各種環(huán)境狀況的影響因素，如下:

環(huán)境狀況1:皮膚阻抗和對(duì)地電阻均可忽略不計(jì) (例如人體浸沒條件);

環(huán)境狀況2:皮膚阻抗和對(duì)地電阻降低 (例如潮濕條件);

環(huán)境狀況3:皮膚阻抗和對(duì)地電阻均不降低(例如干燥條件);

環(huán)境狀況4:特殊狀況 (例如電焊、電鍍)。

其穩(wěn)態(tài)電壓限值見表4。

表4 穩(wěn)態(tài)電壓限值

考慮到LED產(chǎn)品本身能工作在潮濕環(huán)境中，一般選擇環(huán)境狀態(tài)2，所以無故障正常狀態(tài)下的直流電壓限值為35V，單故障狀態(tài)下為70V。這點(diǎn)也基本符合36V以下為人體安全電壓的常識(shí)。所以35V以下的LED燈具 (如常用的12V和24V恒壓驅(qū)動(dòng)型)，我們基本能判定其安全。那35V以上燈具呢?

5.3 如何確定導(dǎo)電部件是否會(huì)引起觸電危險(xiǎn)

我們還需要考查產(chǎn)品本身的安全標(biāo)準(zhǔn)，可以參考燈具安全標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1—2007中第8章條“防觸電保護(hù)”。該章規(guī)定了燈具防觸電保護(hù)的要求。防觸電保護(hù)是指防止燈具中帶電部件的可觸及。帶電部件是指正常使用可能引起觸電的導(dǎo)電部件。附錄A規(guī)定了確定導(dǎo)電部件是否會(huì)引起觸電的帶電部件的試驗(yàn)。

附錄A(規(guī)范性附錄)確定導(dǎo)電部件是否會(huì)引起觸電的試驗(yàn)為了確定某一導(dǎo)電部件是否是可能引起觸電的帶電部件，燈具要在額定電源電壓和標(biāo)稱頻率下進(jìn)行下述試驗(yàn):a)測(cè)量被測(cè)件與地線之間的電流，測(cè)量線路的無感電阻為2000Ω±50Ω。如果測(cè)得的交流電流大于0.7mA(峰值)或直流電流大于2mA，則該部件為帶電部件。當(dāng)頻率超過1kHz時(shí)，極限值應(yīng)為0.7mA乘以以kHz為單位的頻率值，但不應(yīng)超過70mA(峰值)。泄漏電流極限值的組成是累積的。b)測(cè)量被測(cè)件與可觸及件之間的電壓，測(cè)量線路的無感電阻為50000Ω。如果測(cè)得的電壓大于34V(峰值)，則該部件為帶電部件。

以上試驗(yàn)，試驗(yàn)電源的一個(gè)極應(yīng)處于地電位。

其中附錄A的第a)條談到了直流概念。我們可以用圖5測(cè)量線路測(cè)量來確定直流導(dǎo)電部件是否會(huì)引起觸電試驗(yàn)。

圖5 用測(cè)量對(duì)地接觸電流來判定帶電部件試驗(yàn)布置圖

乍一看，除了附錄A的第a)條款就再也沒有如何檢測(cè)直流能否引起觸電方面的要求，真的是這樣嗎?我們還是要仔細(xì)看看附錄A的第b)，34V峰值這個(gè)概念似乎是說交流而不是直流，其實(shí)并非如此。

直流電一般分為普通直流電和脈動(dòng)直流電。普通的直流電是指大小 (電壓高低)和方向 (正負(fù)極)都不隨時(shí)間 (相對(duì)范圍內(nèi))而變化，比如干電池。脈動(dòng)直流電是指方向 (正負(fù)極)不變，但大小隨時(shí)間變化，比如:我們把50Hz的交流電經(jīng)過二極管整流后得到的就是典型脈動(dòng)直流電，半波整流得到的是50Hz的脈動(dòng)直流電，如果是全波或橋式整流得到的就是100Hz的脈動(dòng)直流電，它們只有經(jīng)過濾波 (用電感或電容)以后才變成平直的直流電，當(dāng)然其中仍存在脈動(dòng)成分 (稱紋波系數(shù))，大小視濾波電路得濾波效果。實(shí)際應(yīng)用中，直流電大多數(shù)都是通過此種方式實(shí)現(xiàn)的。

相比較使用干電池來獲得直流電源，利用交流電源經(jīng)過變換而得到直流電源的方法更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。直流電源一般包括四個(gè)組成部分，即電源變壓器、整流電路、濾波器和穩(wěn)壓電路，如圖6所示。

圖6 直流電源示意圖和原理圖

根據(jù) IEC60598—1∶2008中給出的定義1.2.42.1中的注釋如下:

NOTE“Ripple free”is conventionally defined for sinusoidal ripple voltage as a ripple content of not more than 10%r.m.s.:the maximum peak value does not exceed 140V for a nominal 120V ripple-free d.c.system，respectively 70V for a nominal 60V ripple-free dc.System，and 35V for a nominal 30V ripple-free system.所以34V峰值這個(gè)概念對(duì)應(yīng)于30V無紋波的直流系統(tǒng)。此試驗(yàn)可以依據(jù)圖7進(jìn)行測(cè)試。

圖7 用測(cè)量對(duì)外殼的電壓來判定帶電部件試驗(yàn)布置圖

標(biāo)準(zhǔn)為什么考慮電壓不超過34V(峰值)是安全電壓呢?感知電流因人而異，女人一般為0.7mA(交流)，男人一般為1.1mA(交流)。50mA電流通過人體時(shí)，就會(huì)有生命危險(xiǎn)。假設(shè)人體電阻1000Ω (人體電阻通常為1～100kΩ，在潮濕及出汗情況下為800Ω左右甚至更低)，如以危險(xiǎn)電流50mA計(jì)，人體所能接觸的電壓為50V;人體電阻假定是480Ω時(shí)，人體所能接觸的電壓為24V。應(yīng)該說50V及其以下電壓都是安全的，人接觸以后是不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的，但考慮有一定的安全系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定安全電壓峰值電壓34V(槡2x24V)。此時(shí)電流I=34V/50000Ω=0.7mA，也對(duì)應(yīng)限制在了第一條所述的安全范圍內(nèi)。

在現(xiàn)行我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中，并沒有說明上述兩種方法的區(qū)別和使用情況。但在最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中已明確指出:

If the conductive part is a live part according to test a)，then it is a live part and it is not necessary to perform test b).

If the conductive part is not a live part according to test a)，then it is considered a live part only if it is a live part according to test b).

也就是說這兩個(gè)試驗(yàn)是先后順序，如果試驗(yàn)a)已說明此為帶電部件，就不需要試驗(yàn)b)。不然可以用試驗(yàn)b)來繼續(xù)進(jìn)行確認(rèn)。

5.4 標(biāo)準(zhǔn)中其他有關(guān)防觸電保護(hù)

在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1—2007和最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60598—1∶2008中，對(duì)于防觸電保護(hù)，還在如下章節(jié)和條文給出了要求:

“燈具應(yīng)制造成當(dāng)燈具按正常使用安裝和接線后以及為更換光源或可替換的啟動(dòng)器而必須打開時(shí)，即使不是徒手操作，其帶電部件是不可觸及的?；窘^緣部件不能用在沒有防意外接觸措施的燈具的外表面上?！?/p>

對(duì)于LED燈具，其他防觸電方面都與傳統(tǒng)光源燈具相同。關(guān)鍵是更換光源也要帶電部件不可觸及這條要求對(duì)于LED燈具適用不適用，畢竟LED的一大特點(diǎn)就是長(zhǎng)壽命。根據(jù)CTL第46次會(huì)議上，形成了如圖8一份Sheet No:089/06.m CTL-ETF5 OSM/LUM的決議。

圖8 LED燈具防觸電保護(hù)CTL決議

該決議規(guī)定了IEC標(biāo)準(zhǔn)8.2.1條款要求適用于LED燈具。無論是通過端子還是連接件與內(nèi)部驅(qū)動(dòng)連接的LED組件，都被認(rèn)為是可更換的光源。如果LED組件是不可替換的或者沒有使用SELV的驅(qū)動(dòng)，不能使用普通工具 (如螺絲刀、硬幣等)打開光源腔，或者帶電部件需要用與230V匹配的基本絕緣來絕緣。

此外，對(duì)于“基本絕緣部件不能用在沒有防意外接觸措施的燈具的外表面上”這一要求，最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60598—1∶2008中給出了詳細(xì)的規(guī)定:

No access to live parts with the standard test finger is permitted when the luminaire has been installed and/or assembled for normal use and，in addition，under the same conditions:

—for portable luminaires and adjustable luminaires，no access to basic insulated parts with the standard test finger is permitted，and

—for wall-mounted luminaires，within arms reach，there shall be no access to basic insulated parts from the outside of the luminaire by means of a Φ50mm probe according to Figure 1 in IEC 61032.

對(duì)于可移式燈具和可調(diào)節(jié)燈具，不能用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指觸及基本絕緣部件。對(duì)于墻面安裝式燈具，不能用IEC61032圖1所示的直徑50mm的試驗(yàn)球從燈具外部觸及基本絕緣 (見圖9)。

圖9 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)指及直徑50mm試驗(yàn)球

此外，對(duì)于Ⅲ類LED燈具的載流部件能否暴露在外及如何確定的問題將在后文中相關(guān)內(nèi)容說明。

5.5 有關(guān)安全電壓的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)

綜上所述，關(guān)于防觸電安全電壓的標(biāo)準(zhǔn)大致有3個(gè)層次。第1層次為基礎(chǔ)層，GB/T18379—2001《建筑物電氣裝置的電壓區(qū)段 (IEC60449∶1973，IDT)》給出了不同電壓區(qū)段。第2層次為規(guī)范層，GB/T3805—2008《特低電壓 (ELV)限值》規(guī)定了特低電壓限值。第3層次為產(chǎn)品應(yīng)用層，GB7000.1—2007《燈具 第一部分:一般要求與試驗(yàn)》規(guī)定了燈具產(chǎn)品的安全電壓 (見圖10)。

6 LED燈具到底是不是Ⅲ類

6.1 直流驅(qū)動(dòng)的LED燈具到底是不是Ⅲ類燈具

雖然LED本身需要直流驅(qū)動(dòng)，但一般LED燈具有兩種驅(qū)動(dòng)方式。一種使用恒壓驅(qū)動(dòng) (如12V，24V，48V)配合DC/DC轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成恒流。一種直接使用恒流驅(qū)動(dòng)，如500mA、750mA、1000mA。

圖10 安全電壓的標(biāo)準(zhǔn)體系

以某公司LED線性燈為例，有兩種類型的產(chǎn)品，一種為電壓驅(qū)動(dòng)型，需要輸入24V直流電壓。一種為電流驅(qū)動(dòng)型，需要輸入500mA直流電流。都分別使用3、6、9、12、15、18顆LED制造不同長(zhǎng)度的、結(jié)構(gòu)非常緊湊，防塵防水等級(jí)IP66。其他具體信息見表5、表6。

表5 24V電壓驅(qū)動(dòng)型線性燈

表6 500mA電流驅(qū)動(dòng)型線性燈

上面兩種不同驅(qū)動(dòng)類型的燈具還能使用同樣的結(jié)構(gòu)嗎?他們還能是Ⅲ類燈具嗎?否則，同樣的產(chǎn)品需要開發(fā)不同結(jié)構(gòu)。

6.2 什么是Ⅲ類燈具?

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1—2007，Ⅲ類燈具規(guī)定如下:

1.2.24

Ⅲ類燈具 classⅢluminaire

防觸電保護(hù)依靠電源電壓為安全特低電壓(SELV)，并且不會(huì)產(chǎn)生高于SELV電壓的燈具。

注:Ⅲ類燈具不應(yīng)提供保護(hù)接地措施。

對(duì)于Ⅲ類燈具，標(biāo)準(zhǔn)中提到了SELV這個(gè)概念。對(duì)于SELV，在此標(biāo)準(zhǔn)的第1.2.42章條有如下規(guī)定:

1.2.42

安全特低電壓 safety extra-low voltage:SELV

在通過有單獨(dú)繞組的安全隔離變壓器或轉(zhuǎn)換器與供電電源隔離開來的電路中，導(dǎo)體之間或在任何導(dǎo)體與地之間，不超過50V的交流有效電壓值 (見注1)。

注1:直流電壓數(shù)值正在考慮中。

注2:假定任何變壓器或轉(zhuǎn)換器在其額定電源電壓下工作，無論是在滿載或空載，都不應(yīng)超過此電壓限值。

國(guó)際電工委員會(huì)IEC燈具分技術(shù)委員會(huì) (34D)根據(jù)前面所述IEC61201《特低電壓 (ELV)限值》考慮如下因素，并有經(jīng)驗(yàn)顯示可以達(dá)到一個(gè)合理的安全水平的情況下，規(guī)定了燈具特低電壓。

A.人體阻抗 (接觸電壓;皮膚潮濕程度;電流通路;接觸面積;接觸壓力;波形/頻率)

B.可觸及部分 (接觸面積 (指尖、手指、手);被握緊的可能性;可觸及部件的位置;有意識(shí)觸及/無意識(shí)觸及)

C.電氣系統(tǒng) (交流/直流;波形、頻率、單脈沖;有參考點(diǎn)接地、懸浮接地;與其他系統(tǒng)的隔離情況;電源阻抗;脫扣裝置;標(biāo)稱值/最大值，容差)

D.外部影響 (濕度;溫度，灰塵;導(dǎo)電率;間接反應(yīng);直接接觸/間接接觸;衣著)

E.人的能力 (專業(yè)人員、經(jīng)過培訓(xùn)的人、普通人);兒童;殘疾人

F.極限 (感知;反應(yīng);疼痛;灼傷;擺脫;麻痹;心臟纖維性顫動(dòng);電壓 (交流/直流，方均根值;峰值;波形);電流 (交流/直流，方均根值);電能;電量;頻率)

從定義中可以看出SELV給出的電壓值為不超過50V的交流有效電壓，而直流電壓數(shù)值正在考慮中。如果按照現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)沒有明確說明，所以LED燈具在現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下不能歸類為Ⅲ類，例如:上述兩種類型燈具。而要是做成Ⅱ類和Ⅰ類，對(duì)于以緊湊型見長(zhǎng)的LED燈具又遇到了相當(dāng)?shù)睦щy。對(duì)于上述電流驅(qū)動(dòng)型線性燈，隨著燈具長(zhǎng)度和使用的LED數(shù)量的增加，為了使燈具正常工作的電源電壓也相應(yīng)增加。那增加到什么程度燈具還能保持統(tǒng)一結(jié)構(gòu)以保證安全性呢?現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)看來無法給出我們答案。

我們可以參考最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC60598—1∶2008，其更新并增加了ELV和SELV的詮釋:

ELV(extra low voltage)

voltage which does not exceed 50V a.c.r.m.s.or 120V ripple free d.c.between conductors，or between any conductor and earth(voltage band I of IEC60449)1.2.42.2

SELV(safety extra low voltage)

ELV in a circuit which is insulated from the mains supply by an insulation not less than that between the primary and secondary circuits of a safety isolationg transformer according to IEC61558-2-6 or equibalent

綜上所述，最新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)SELV概念增加了直流的要求。也就是說對(duì)于直流無紋波電壓不超過120V，該燈具都可以作為Ⅲ類燈具。這就給LED燈具的結(jié)構(gòu)給出了標(biāo)準(zhǔn)上的指導(dǎo)。上述兩種驅(qū)動(dòng)類型的線性燈都是Ⅲ類，就是說可以用同樣的結(jié)構(gòu)了。

6.3 等效安全特低電壓SELV equivalent

在現(xiàn)有的LED控制器上，我們能常常發(fā)現(xiàn)標(biāo)有“SELV equivalent”。到底什么是SELV equivalent呢?和SELV一樣嗎?

根據(jù) GB15910.14—2009/IEC61347-2-13∶2006《燈的控制裝置第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》中的定義:

3.3

等效安全特低電壓控制裝置 (考慮中)safety extra-low voltage(SELV)-equivalent controlgear(under consideration)

其輸出電壓等效為安全特低電壓并能使一個(gè)或多個(gè)LED模塊工作的內(nèi)裝式或組合式控制裝置。

注:就本部分而言，符合8.1和8.2規(guī)定的等效安全特低電壓控制裝置可視為提供與安全特低電壓控制裝置等效的防電擊保護(hù)功能。

其中，注釋中提到的8.1和8.2規(guī)定如下:

8.1 對(duì)于等效安全特低電壓控制裝置，應(yīng)采用雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣使其易觸及部件和帶電部件絕緣。按照IEC60065:1985的8.6和13.1的要求。

8.2 安全特低電壓或等效安全特低電壓控制裝置的輸出線路在下述情況下可裝有外露的接線端子:

——帶負(fù)載時(shí)的恒壓控制裝置的額定輸出電壓或恒流控制裝置的最大輸出電壓不超過25V(有效值);

——無負(fù)載輸出電壓不超過33V(有效值)，并且峰值不超過33√2V。

合格性通過下述試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn):控制裝置在額定電源電壓和額定頻率下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)量輸出電壓。在帶負(fù)載試驗(yàn)，應(yīng)給控制裝置裝上一個(gè)在額定輸出電壓下能產(chǎn)生額定輸出的電阻。

對(duì)于具有一個(gè)以上額定電源電壓的控制裝置，本要求適用于每一個(gè)額定電源電壓。

額定輸出電壓超過25V的控制裝置應(yīng)裝有絕緣接線端子。

在安全特低電壓和等效安全特低電壓輸出線路和初級(jí)線路之間連接有電容器的情況下，應(yīng)使用符合IEC60384—14:2005表2和表3規(guī)定的Y1電容或兩個(gè)串聯(lián)的并有同一參數(shù)的Y2電容。

每個(gè)電容應(yīng)符合 IEC60065∶1985中 14.2的要求。

如果需要用其他元件將隔離變壓器跨接，例如電阻，應(yīng)按照IEC60065∶1985第14章的要求。

其中8.1和8.2條引用的標(biāo)準(zhǔn)IEC60065《音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求》，其中的8.6條規(guī)定了零部件的雙重絕緣和加強(qiáng)絕緣，13.1條規(guī)定了電氣間隙和爬電距離，14.2條規(guī)定了電容。8.2條還引用的標(biāo)準(zhǔn)IEC60384—14《電子設(shè)備用固定電容器.第14部分:分規(guī)范.抑制電磁干擾和與電源連接用固定電容器》。

終上所述，等效安全特低電壓SELV equivalent控制裝置是就起防觸電功能來說的，整體上可看作為初級(jí)/次級(jí)之間具有加強(qiáng)絕緣功能的隔離變壓器。此類LED控制裝置應(yīng)安裝在燈具或具有類似防護(hù)功能的殼體內(nèi) (見圖11)。

圖11 SELV和SELV equivalent驅(qū)動(dòng)器

6.4 Ⅲ類LED燈具與SELV控制裝置的連接

同時(shí)，對(duì)于Ⅲ類燈具，最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60598—1∶2008又規(guī)定了Ⅲ類燈具只能和SELV控制裝置連接。

CalssⅢ Iuminairesareacceptedonlyfor connection to a SELV source.

首先，這和Ⅲ類燈具的概念相匹配。其次它還暗含了此SELV控制裝置為獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置。獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置除了應(yīng)滿足上述“等效安全特低電壓或隔離式控制裝置”的要求外，還需滿足下述要求:

(1)標(biāo)志

獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置在產(chǎn)品標(biāo)志上有下列獨(dú)特之處:

ta——因?yàn)槭仟?dú)立安裝方式，所以可以理解成是燈具的電器箱部分，按燈具要求，應(yīng)有工作時(shí)最大環(huán)境溫度標(biāo)志ta值，如不標(biāo)，則認(rèn)為ta=25℃。

(2)控制裝置內(nèi)部及支撐件的發(fā)熱限值

LED控制裝置在聲稱的ta環(huán)境溫度和1.06倍的額定電源條件下正常工作，其變壓器繞組溫度應(yīng)不超過表7。

表7 正常使用時(shí)的溫升值

(3)控制裝置在短路或過載狀態(tài)下最大溫升值的限值

LED控制裝置在額定電源電壓的0.94～1.06倍處于短路或過載狀態(tài)下最大溫升值不得超過表8。

表8 短路或過載狀態(tài)下的最大溫升值

(4)控制裝置的磁芯和繞組的周期試驗(yàn)

獨(dú)立式安全特低電壓LED控制裝置的變壓器(包括磁芯和繞組)要進(jìn)行指定對(duì)應(yīng)溫度下的加熱—潮態(tài)試驗(yàn)—振動(dòng)—絕緣和耐壓的10個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品為3個(gè)，10個(gè)周期試驗(yàn)完成后，只允許其中一個(gè)樣品可發(fā)生繞組內(nèi)部的短路情況，但不允許出現(xiàn)繞組對(duì)磁芯以及各繞組之間的擊穿情況。

滿足上述要求的控制裝置一般可作為Ⅲ類燈具的電器箱部分，直接與Ⅲ類燈具配合使用，避免了燈具安全而電源不安全導(dǎo)致的隱患。但由于我國(guó)強(qiáng)制性認(rèn)證對(duì)這些36V及以下燈具CCC強(qiáng)制認(rèn)證并無要求，所以導(dǎo)致了燈具和控制器分開賣但實(shí)際一起使用的局面，利用了制度上的空白。但一旦控制器并非獨(dú)立式SELV的控制器，此類隱患是無法杜絕的。我國(guó)還要及早完善此類燈具的監(jiān)管。還需要注意并不是Ⅲ類燈具就不需要CCC強(qiáng)制認(rèn)證了，以前我們只有低壓鹵鎢燈可以是Ⅲ類燈具沒有做過CCC就誤以為Ⅲ類燈具都不需要CCC，這點(diǎn)錯(cuò)誤我們需要明確。例如，上述LED線性燈電流驅(qū)動(dòng)型的產(chǎn)品5和6就需要CCC。

(未完待續(xù))

［1］GB7000.1—2007.燈具第1部分:一般要求與試驗(yàn).

［2］IEC60598—1∶2008.Luminaires-Part 1:General requirements and tests.

［3］GB19510.14—2009.燈的控制裝置 第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求.

［4］GB8898—2001.音頻和視頻以及類似電子設(shè)備安全要求.

［5］GB/T16935.1—2008.低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合 第1部分:原理、要求和試驗(yàn).

［6］GB/T18379—2001.建筑物電氣裝置的電壓分段.

［7］GB/T 3805—2008.特低電壓 (ELV)限值.

［8］IEC60364-4-41∶2005.Low-voltage electrical installations-Part 4-41:Protection for safety-Protection against electric shock.

［9］IEC60990∶1999.Methods of measurement of touch current and protective conductor current.

［10］楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.高等教育出版社，2005.

［11］俞安琪.LED控制裝置標(biāo)準(zhǔn)中主要安全要求的識(shí)別及應(yīng)用.市政照明節(jié)能產(chǎn)品與技術(shù)交流會(huì)，2009.

［12］GB/T13870.1—1992.電流通過人體的效應(yīng) 第一部分:常用部分.

［13］IEC60479—1∶1994.Effects of current on human beings and livestock-Part 1:general aspects.

［14］IEC61032∶1997.Protection of persons and equipment by enclosures-Probes for verification.

［15］IEC60529∶2001.Degrees of protection provided by enclosures(IP code).