LED照明用開關電源技術要求的研究

樓潤瑜 吳俊杰 陳炳云 王水生 魏彧展 何光平 鐘 繼 朱浩冰 阮友亮 樓珂晶

LED照明用開關電源技術要求的研究

樓潤瑜 吳俊杰 陳炳云 王水生 魏彧展 何光平 鐘 繼 朱浩冰 阮友亮 樓珂晶

廈門出入境檢驗檢疫局

在充分研究國內外“綠色電源”產品的技術法規、標準、方法和技術條件的基礎上，結合現代化的電源技術，研究LED用及其他相關開關電源的技術措施，提高我國該類產品的技術含量和可靠性，增強國際競爭力，對推動綠色、環保、節能開關電源的應用領域和高亮度LED運用范圍，打開國際市場，有著劃時代的戰略意義。

LED照明用開關電源 技術法規 標準 方法

1 概述

LED用開關電源屬于電網電源供電的、額定電壓不超過600V的單路輸出式交流-直流外部電源，而室外用的LED開關電源比室內用的環境更嚴酷，所以選室外用的LED開關電源作為研究的重點，更具代表性。

目前LED用開關電源沒有專門的標準，可參考GB 4943-2001或IEC 60950-1:2005標準來考核產品的安全；而室外用的LED開關電源的安全適用時可參考IEC 60950-22：2005標準來考核產品的附加安全。

由于室外用的LED開關電源的可靠性要求比較高，需要在設計、研制及生產階段做相應的可靠性試驗，應對可靠性試驗過程中觀測到的每一個失效的原因和后果進行詳細的分析，并研究采取有效的矯正措施的可能性。具體的可靠性試驗總要求可參考GB 5080.1—1986 設備可靠性實驗試驗總要求（IEC 60605-1—1978）。

2 LED用開關電源涉及的技術要求

2.1 產品涉及的環境試驗

由于室外用LED開關電源使用過程可能面臨惡劣的環境，如低溫、高溫、潮濕、腐蝕、淋雨、長霉等，運輸過程可能受到沖擊和振動，同時還要考慮儲存環境的影響。環境參數對產品的主要影響有：腐蝕、開裂、脆化，潮氣的吸附或吸收、氧化等。這些影響可導致材料的物理或化學性質的變化。

所以產品定型和研制過程可能需要經受一系列的環境試驗，目前的試驗方法有：GB/T 2423.1-2001 、GB/T 2423.2-2001、GB/T 2423.3-1993 、GB/T 2423.4-1993 、GB/T 2423.5-1995、GB/T 2423.10-1995 、GB/T 2423.16-1999 、GB/T 2423.17-2008 、GB/T 2423.38-2005。

單一環境的影響情況見表1。

表1 單一環境的主要影響

而產品的試驗順序要按預期的目的和應用情況來確定，具體見表2。

表2 試驗順序的目的和應用

適用于大多數設備的一般試驗順序的例子見表3。

表 3 一般試驗順序舉例

2.2 產品涉及的安全要求

室外LED用開關電源，沒有專門的安全試驗標準，但從產品失效情況來看，很多是屬于結構、溫升、爬電距離、電氣間隙、材料方面的問題。而 GB 4943-2001、IEC 60950-1:2005對電源有要求；而室外LED開關電源的安全適用時可參考IEC 60950-22：2005標準來考核產品的附加安全?？梢罁祟悩藴蕘碓O計和定型試驗。

2.3 產品涉及的EMC要求

因為室外工程用的LED用開關電源是屬于外部電源，可按信息技術類設備電磁兼容測試要求來試驗。

2.3.1產品相關的EMC檢測標準

國家標準、歐盟標準等同采用國際標準，只有本版上的差異，美國標準與國際標準在測試項目和方法上都有很大區別。

2.3.1.1 國家標準：GB 9254-1998或GB 9254-2008、GB/T 17618-1998、GB 17625.1-2003 、GB 17625.2-2007 。

2.3.1.2 國際標準：CISPR 22:2006、CISPR 24：1997+A1：2001+A2：2002 、IEC 61000-3-2:2005+A1:2008 、IEC 61000-3-3:2008。

2.3.1.3 歐盟標準：EN 55022:2006、EN 55024：1998+A2：2003 、EN 61000-3-2:2006、EN 61000-3-3:1995 。

2.3.1.4 美國標準： FCC PART 15 RADIO FREQUENCY DEVICES

2.3.2產品相關的EMC檢測項目

2.3.2.1 GB 9254-2008即CISPR 22:2006、EN 55022:2006檢測項目有：電源端子騷擾電壓、輻射騷擾場強。

2.3.2.2 GB/T 17618即CISPR22、EN 55022檢測項目有：靜電放電抗擾度、射頻輻射場抗擾度、工頻磁場抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、射頻場感應傳導抗擾度、浪涌抗擾度、電壓暫降和短時中斷抗擾度試驗。

2.3.2.3標準G B 17625.1即IEC 61000-3-2、EN 61000-3-2檢測項目有諧波電流發射。

2.3.2.4標準G B 17625.2即 IEC 61000-3-3、EN 61000-3-3檢測項目有電壓閃爍。

2.3.2.5美國標準FCC PART 15主要包含EMI部分項目，有電源端傳導騷擾電壓和輻射騷擾場強。

2.3.3 LED開關電源的EMC測試

LED開關電源的測試項目有電源端子騷擾電壓、輻射騷擾場強、靜電放電抗擾度、射頻輻射場抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、射頻場感應傳導抗擾度、浪涌抗擾度、電壓暫降和短時中斷抗擾度、諧波電流發射和電壓閃爍。

2.4 產品涉及的能效要求

2.4.1我國對外部電源的能效要求

把交流電網電壓轉換為一個固定的、單路低壓直流或交流輸出電壓的額定輸出功率不大于250W的外部電源的能效應滿足GB 20943-2007的規定，目前CQC將此類單路輸出式交流-直流和交流-交流外部電源節能產品列入了節能產品認證實施規則，規則號為CSC/G1206-2005。

2.4.2歐盟公布EuP指令關于外部電源的實施措施草案及其改寫指令:《確立能源相關產品生態設計要求的框架》

2008年10月17日，歐盟生態設計法規委員會（Regulatory Committee）在EuP指令（2005/32/EC）第三次會議上公布了外部電源（External Power Supplies，EPS）的實施措施草案；2009年10月31日,歐盟委員會在其官方公報上公布了EuP指令(2005/32/EC)的改寫指令:《確立能源相關產品生態設計要求的框架》(2009/125/EC)(簡稱ErP),并在公布之日起20日生效。新指令正式生效后,將取代現行的EuP指令。新指令最鮮明的變化就是將原EuP指令中的耗能產品擴展為能源相關產品(Energy-related Products，其他內容沒有較大的變化。具體限值如下：

第一階段：實施措施生效后1年

(1) 無負載狀態：能源效率 < 0.50W

(2) 平均效率（Average active efficiency）

1.0W以下的產品，平均效率30.500*Po；

1.0W～51.0 W的產品，平均效率30.090*ln(Po)+0.5；

51.0 W以上的產品，平均效率30.850。

第二階段：實施措施生效后2年

(1) 無負載狀態下的能源效率應小于表4的限值：

表4 無負載狀態下的能源效率限值

(2) 平均效率應小于表5的限值：

表5 平均效率限值

2.4.3 LED開關電源的能效試驗

LED開關電源應通過GB 20943-2007強制性檢驗項目。

2.5 產品涉及的有害物質限制要求

產品的ROHS符合性評價滿足標準SN/T2002—2006的規定，適用時，還應符合使用國家(地區)有關技術法規對外部電源的環保、能效、性能等的規定。

歐盟在2006年7月1日開始正式實施ROHS指令(電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令),屆時使用或含有鎘(Cd),鉛(Pb),汞(Hg),六價鉻(Cr6+)等四種重金屬,以及多溴苯(PBB),多溴二苯醚(PBDE)作為阻燃劑的電子電器產品將不允許進入歐盟市場。根據指令，電子電器設備的均一材質中鎘含量應在質量比的0.01%以下,其它物質如鉛,汞, 六價鉻,多溴聯苯和多溴聯苯醚含量應在質量比的0.1%以下。

2.6 產品涉及的性能要求

性能滿足有關的規范要求，通常應包括輸出電壓的準確度、電壓調整率、負載調整率、輸出紋波、功率因素、效率等。

2.7 歐盟出臺的其他指令、法規和決議

2.7.1歐盟已出臺765/2008/EC和768/2008/EC兩項旨在嚴格CE標志認證規定的法規，以確保產品安全；

2.7.2 REACH 代表化學品注冊、評估、授權和限制的法規，歐盟目前公布了15種高關注度物質；

2.7.3歐盟WEEE新修訂草案，WEED指令總的要求是企業生產的產品回收率要高；

2.7.4歐盟1348/2008/EC決議、2009/6/EC指令，歐盟作出此項決定的目的是保護人類健康和安全。相關企業需引起注意，通過調整配方、加強對成品及有關原材料檢測、開展對合格供貨商的評定等措施進行應對。

3 意義

本文研究總結了LED用開關電源適用的法律法規和標準要求，為評估和審查新開發產品的設計安全、科學有效地監控產品質量奠定了基礎；對積極應對技術貿易壁壘，幫助企業提高質量管理水平、質量控制能力以及破壁應對能力，具有重大的指導意義。同時為今后國家局研究和制定“綠色電源”、“綠色電器”以及其他相關產品的技術措施和監管措施提供了一個很好的第一手參考資料。

[1] [美]Sanjaya Maniktala. 王志強等譯. 精通開關電源設計[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[2] 姜雪松,王鷹. 電磁兼容與PCB設計[M].北京:機械工業出版社, 2008.

[3] 李廣宇,李子東,袁素珍,吉利.膠粘與密封新技術[M].北京:國防工業出版社, 2006.

[4] 張乃國.電子電源技術與應用[M].北京:機械工業出版社, 2007.