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LED 照明产品标准发展的新趋势

2015-8-10 21:23:07      点击:

一、引言 随着 LED 照明产品日新月异的发展,IEC61347/GB19510 系列标准和 IEC60598/GB7000 系列标准在制修订时也越来越多的考虑将对这类产品的要求 融入标准中。

中国节能认证

下面简单介绍 IEC 60598-1:2008IEC61347-12011 34C_990e_CDV 中 部分对 LED 控制装置及 LED 灯具的要求以及美国能源之星中提出的 Tmp 点的概念。 

ISO9001质量体系认证

二、几个新的术语和定义,给 LED 照明产品设计和检测重新划定了新的限值 

CCC 认证

1、功能接地 新的功能接地符号见右图。在 II 类灯的控制装置或者灯具中, 没有安全接地,但是为了有助于荧光灯的启动和/或避免控制装置 的无线电干扰而需要接地,这种接地的端子,必须用上述符号表示, 以明显区别于安全接地。又因为接地端子是能够被触及的,所以新标准同时又规 定,控制装置的功能接地极其连接应与带电部件具有双重或加强绝缘,以继续保 持 II 类电器的带电部件与可触及部件的绝缘要求。 

UL认证

2、特低电压(ELV) 是指导体(电极)之间或任一导体与地之间的电压不超过 50 V 交流有效值 或无纹波的 120 V 直流。但是,仅是特低电压还不具备可以被人直接触及的要求, 只有是安全特低电压并符合下述要求,才能被触及。 其中,无纹波定义为一个有效值纹波电压不超过直流电压的 10%; 额定 120V 的无纹波直流系统中最大峰值不超过 140V; 额定 60V 的无纹波直流系统中最大峰值不超过 70V; 额定 30V 无波纹直流系统中最大峰值不超过 35V 

 CE认证 

3、安全特低电压(SELV) 输出电压既是特低电压(ELV),并且在线路中输出端对于主电源是隔离的, 其绝缘不低于 IEC61558-2-6 的安全隔离变压器的初级和次级之间的绝缘。CQC认证 

对于 安全特低电压是否能被人直接触及还有以下规定: 

1)最大电压低于 50 V 交流有效值或无纹波的 120 直流。当允许直接接触导 电部分时,新标准又规定:如果特低电压输出电极一个是绝缘的,另外一个是裸 露的,那么限值是 50 V 交流或 120 V 直流,这一例子见图 1;如果两个输出电 极都是裸露的, 那么限值是 25V 交流或 60 V 无纹波的直流。 常州认证

2)当光源的驱动电源来自安全隔离变压器时,在空载和满负载之间任一负载情 况下,都不应超过电压限值。 新标准阐述的这些新术语和定义既沿袭了原标准对交流安全特低电压的规 定,又增加了对直流安全特低电压的内容,同时还对可触及的导电部件的电压值 作了详细且严密的规定。

上述这些要求,给许多照明电器尤其是 LED 控制装置 和 LED 灯具的设计和检测重新划定了新的限值。

 三、安全标准主要的变化 新版 IEC61347 IEC60598 标准的主要变化如下: 

1、独立式控制装置接地端子的要求 对于 I 类独立式控制装置,当其与灯腔分离并通过导线连接工作时,允许灯 腔的接地通过该控制装置内的通道来实现,但是该控制装置接地输 出端子的符号见右图。 

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在这一前提下,接地端子输入和输出之间 3 种情况的导体应经 受以下试验: 

1)如果经由印刷线路板的敷铜线路条提供保护接地的(蓝色路径),接地端子 与每一可以触及的金属件之间应通以 25A 交流电流 1 分钟,以考核敷铜线路条在 模拟的短路电流下是否因过载而发生冒烟和着火现象,试验后,接地电阻应不超 过 0.5 Ω。典型的例子是可触及的外壳--敷铜线路条--接地端的的结构。 


2)如果是采用环路或通过式导线连接的接地(黑色路径),应符合 IEC 60598-1, 5.3.1.1 和第 7 章要求,连接导线的最小线径为 1.5mm2 以及还有接地端子/材料/ 连接/紧固锁定等要求,接地电阻≤ 0.5 Ω。 图1 散热片 ‐ + AC220V SELV 双重绝缘或者 加强绝缘 基本绝 缘 基 本 绝缘 cqc认证

3)如果接地是通过外壳连接的(红色路径),要求同上述(2)。 图2 对于内装式控制装置,允许内装式控制装置通过安装在灯具的接地金属上来 接地,不允许灯具或其他装置通过内装式控制装置来接地。

2、防触电(电击)要求 SELV 控制装置可以在该线路中有两个可触及的导电部件见图 3,但应满足 下面条件: (1)在带负载时额定输出电压不超过 25 V 交流有效值或无纹波的 60 V 直流。 cqc认证


2)如果电压超过25 V交流有效值或无纹波的60 V 直流,则按照IEC 60598-1 附录G的要求进行测量,接触电流不应超过交流0.7 mA (峰值)/或直流2.0 mA, 并且无负载输出电压不超过35 V有效值或无纹波的60 V直流对应的峰值电压的 限值。 

3)如果电压或电流超过上述给出值,SELV 线路中至少一个导电部件应用绝 缘隔离,该绝缘能承受 500V 有效值历时 1min 的试验电压。 -对于非普通灯具,标称电压不超过 12V 有效值或 30 V 无波纹直流。 220V ILED控制装置 外壳 灯腔外壳 PCB板(敷铜条) Ø Ø 通过式导线连接 图3 3、绝缘电阻与电气强度 绝缘电阻部分没有变化,即基本绝缘和附加绝缘的绝缘电阻≥ 2MΩ,双重 或加强绝缘的绝缘电阻≥ 4MΩ。但是,对于初级和次级线路之间的绝缘应≥5 M Ω 。 电气强度的要求见表 1,表格中括号内的数据是旧标准的耐压值,从电气强 度的新、旧指标看,附加绝缘和双重或加强绝缘的电气强度有明显的降低。 表 1 电气强度的要求 工作电压 试验电压 SELV电压的基本绝缘 500 小于等于50V 500 501000V(包括1000V) 基本绝缘 2U+1000 附加绝缘 2U+10002U+1750) 双重或加强绝缘 4U+20004U+2750) 在既采用加强绝缘又采用双重绝缘的情况下,应注意也不应使施加在加强绝缘的电压过度超过 基本绝缘或补充绝缘的负荷。 控制装置的输入端的试验电压应与电源电压一致,输出端的试验电压应与Uout一致 cqc认证

4、爬电距离和电气间隙 新版标准在爬电距离和电气间隙方面有较大的放宽,表 2 中的要求栏中带下 划线的限值都是修改后的放宽数据,其中常用的 250V 列中,括号内的限值是旧 标准中的爬电距离和电气间隙限值,而新版标准的限值是带下划线的放宽数据。 表 2 交流 50 Hz/60 Hz 正弦电压下的最小距离 工作电压有效值不超过 距离(mm 50 150 250 500 750 1000 爬电距离 -基本绝缘 PTI ≥600 600 -附加绝缘 PTI* ≥600 600 -加强绝缘 0.6 1.2 - - - 0.8 1.6 0.8 1.6 3.2 1.51.7 2.5 1.53.6 2.53.6 56.5 3 5 3 5 6 4 8 4 8 8 5.5 10 5.5 10 11 电气间隙 -基本绝缘 -附加绝缘 -加强绝缘 0.2 - - 0.8 0.8 1.6 1.51.7 1.53.6 36.5 3 3 6 4 4 8 5.5 5.5 11 1: PTI 为耐漏电起痕指数,参见IEC 60112. 2: 对于不带电的部件或不可能产生漏电起痕而不必接地的部件的爬电距离,规定用于PTI600 的材料的值也适用于所有材料(无论PTI 的实际值如何)。 注3:对于所承受的工作电压的持续时间小于60 s 的爬电距离,规定用于PTI600 的材料的值也适 用于所有的材料cqc认证

4:对于不易受尘埃污染或不易受潮的爬电距离,规定用于PTI600 的材料的数值也适用于所有 材料(PTI的实际值无关〉。 cqc认证

5:对于IEC61347-2-1 规定的灯的控制装置,其易被触及的金属部件应安装牢固,并与带电部件 保持距离。 所规定的爬电距离和电气间隙不适用于那些GB 19510.2 规定的(启动和触发)装置,这些装 置应符合GB 20550 规定的爬电距离要求。 

5、照明电器安规标准变化的小结 从照明电器安规标准变化看,有两个明显的特点: 

1)安全要求有明显的降低,这主要是因为过高的安规要求势必引起 LED 模组 与散热器贴合的热阻变大,造成 LED 光效降低,光衰加快。适当降低安规要求 既有利于 LED 模组的光效和光衰指标,也能符合起码的安全要求。         (2IEC61347/GB19510 系列标准和 IEC60598/GB7000 系列标准在上述方面的 要求更加趋向于一致,这将使控制装置与灯具配合方面不会产生相互矛盾的情 况。 值得指出的是,上述标准的这些变化,在国际上已经实施,但是我们国标的 现行版本还没有更新,所以,我们的设计和制造人员应该有针对性地分别对待。 四、性能方面的改变 图 4 是较早时候美国能源之星对 LED 灯具得出的验证结果。从该图中可以 看出当 TMP 点的温度为 74℃时, 其 6000h 的光通维持率为 91.79%,对应的 L70 的使用寿命为 1.5 万小时。当 TMP 点的温度为 63℃时,其 6000h 的光通维持率 为 94.18%,对应的 L70 的使用寿命为 3.57 万小时。

 尽管这一利用 TMP 点的温度与光衰的关系曲线对寿命推算的置信度还不高 且有一些争论,(美国能源之星最新的进一步的验证结论已完善了这一推算)但 LED 照明产品的光衰和寿命与 PN 结工作结温紧密相关是不容置疑的。 图 4 1TMP TP点标注要求的来源和意义 美国能源之星要求 LED 模组的制造商对其制造的 LED 模组,需给出标注的 TMP 点的温度在 55℃、85℃以及处于这两点之间的预期使用温度时的 TMP 点 的温度与光衰的关系曲线。 LED 模组的封装工序是一个自动化程度很高的工序,所以 LED 模组可以接 触的外表面比较容易找到其温度与结温具有稳定的函数关系TMP点见图5TMP 点的标注温度是根据 6000h 光衰和寿命的关系,让 LED 模组在预期的驱动电流 下并把结温控制在预期使用寿命对应温度的点上时,同时测量 PN 结的结温和 Tp 点的温度,得到他们的相互函数关系的前提下才能标注的。 TMP 点的标注 温度应该由 LED 封装企业或有能力的实验室根据预期的工作条件测量后提供。 TMP 点温度标注的意义在于,对于企业来讲,基本都不具备测量 LED 结温 的能力,但是大多具备测量 TMP 点温度的能力。企业根据上述的要求获得正确 的 TMP 点温度和光衰曲线资料的 LED 模块后,设计人员可根据灯具的结构,设 计合适的散热器,以保证 LED 灯具在 Ta 的环境和正常使用的条件下,连续工作 达到热平衡时,灯具内 LED 模块的 TMP 点的实测温度不高于其标注温度,那么, 该灯具就基本能达到预期的光衰和使用寿命。 受美国能源之星的影响,欧盟新发布的灯具的性能标准中也引出了 Tp 点概 念,但是其本质上的含义与 TMP 类同。 图

2TMP 点不仅是一个标注值,更重要的是具有承前启后的作用 了解了 TMP TP 点标注要求和意义后,不难看出 TMP 点不仅是一个标注 值,更重要的是对于 LED 模组的制造商和 LED 灯具的制造商来说具有承前启后 的作用。在评估该 LED 灯具的性能指标时,灯具进行热试验时,只要测量 Tp 点温度不超过其标称值,就认为该灯具基本能达到其设计的预期使用寿命。可惜 到目前为止,各工程发标方都没有按照这一北美和欧洲已使用的方法对工程用 LED 灯具进行评估。 结束语 以人为本的高效节能 LED 照明除了满足以上保证人们生命财产安全的安规 要求及体现照明使用功能的性能要求(光效、色温、显色指数、使用寿命等)外, 还应该符合各项 EMC(谐波、传导和辐射骚扰、抗扰度)及照明设计要求(照 度、照度均匀度和亮度、亮度均匀度;满足眩光限值的前提下,每平方米的照明 功率密度 w/m2 。这是最终的衡量节能程度的指标)。 只有全面符合各项标准的高效 LED 产品,才是有前途的发展方向。




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