關注LED照明產品標準發展的新趨勢

裘繼紅 李 妹 俞安琪

(國家電光源質量監督檢驗中心(上海)，國家燈具質量監督檢驗中心，上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海201114)

1 引言

隨著LED照明產品日新月異的發展，IEC61347/GB19510系列標準和IEC60598/GB7000系列標準在制修訂時也越來越多的考慮將對這類產品的要求融入標準中。下面簡單介紹IEC 60598—1∶2008、IEC61347—1∶2011及34C_990e_CDV中部分對LED控制裝置及LED燈具的要求以及美國能源之星中提出的Tmp點的概念。

2 幾個新的術語和定義，給LED照明產品設計和檢測重新劃定了新的限值

2.1 功能接地

新的功能接地符號見圖1。在Ⅱ類燈的控制裝置或者燈具中，沒有安全接地，但是為了有助于熒光燈的啟動和/或避免控制裝置的無線電干擾而需要接地，這種接地的端子，必須用上述符號表示，以明顯區別于安全接地。又因為接地端子是能夠被觸及的，所以新標準同時又規定，控制裝置的功能接地極其連接應與帶電部件具有雙重或加強絕緣，以繼續保持Ⅱ類電器的帶電部件與可觸及部件的絕緣要求。

圖1 新的功能接地符號

2.2 特低電壓(ELV)

是指導體(電極)之間或任一導體與地之間的電壓不超過50 V交流有效值或無紋波的120 V直流。但是，僅是特低電壓還不具備可以被人直接觸及的要求，只有是安全特低電壓并符合下述要求，才能被觸及。

其中，“無紋波”定義為一個有效值紋波電壓不超過直流電壓的10%;

額定120V的無紋波直流系統中最大峰值不超過140V;

額定60V的無紋波直流系統中最大峰值不超過70V;

額定30V無波紋直流系統中最大峰值不超過35V。

2.3 安全特低電壓(SELV)

輸出電壓既是特低電壓(ELV)，并且在線路中輸出端對于主電源是隔離的，其絕緣不低于IEC61558－2－6的安全隔離變壓器的初級和次級之間的絕緣。對于安全特低電壓是否能被人直接觸及還有以下規定:

(1) 最大電壓低于50 V交流有效值或無紋波的120直流。當允許直接接觸導電部分時，新標準又規定:如果特低電壓輸出電極一個是絕緣的，另外一個是裸露的，那么限值是50 V交流或120 V直流，這一例子見圖2;如果兩個輸出電極都是裸露的，那么限值是25V交流或60 V無紋波的直流。

(2) 當光源的驅動電源來自安全隔離變壓器時，在空載和滿負載之間任一負載情況下，都不應超過電壓限值。

新標準闡述的這些新術語和定義既沿襲了原標準對交流安全特低電壓的規定，又增加了對直流安全特低電壓的內容，同時還對可觸及的導電部件的電壓值作了詳細且嚴密的規定。上述這些要求，給許多照明電器尤其是LED控制裝置和LED燈具的設計和檢測重新劃定了新的限值。

圖2

3 安全標準主要的變化

新版IEC61347和IEC60598標準的主要變化如下:

3.1 獨立式控制裝置接地端子的要求

對于Ⅰ類獨立式控制裝置，當其與燈腔分離并通過導線連接工作時，允許燈腔的接地通過該控制裝置內的通道來實現，但是該控制裝置接地輸出端子的符號見圖3。

在這一前提下，接地端子輸入和輸出之間3種情況的導體應經受以下試驗:

圖3

(1) 如果經由印刷線路板的敷銅線路條提供保護接地的(藍色路徑)，接地端子與每一可以觸及的金屬件之間應通以25A交流電流1分鐘，以考核敷銅線路條在模擬的短路電流下是否因過載而發生冒煙和著火現象，試驗后，接地電阻應不超過0.5 Ω。典型的例子是可觸及的外殼——敷銅線路條——接地端的的結構(見圖4)。

(2) 如果是采用環路或通過式導線連接的接地(黑色路徑)，應符合IEC 60598－1，5.3.1.1和第7章要求，連接導線的最小線徑為1.5mm2以及還有接地端子/材料/連接/緊固鎖定等要求，接地電阻≤0.5 Ω。

(3) 如果接地是通過外殼連接的(紅色路徑)，要求同上述(2)。

圖4

對于內裝式控制裝置，允許內裝式控制裝置通過安裝在燈具的接地金屬上來接地，不允許燈具或其他裝置通過內裝式控制裝置來接地。

3.2 防觸電(電擊)要求

SELV控制裝置可以在該線路中有兩個可觸及的導電部件見圖5，但應滿足下面條件:

(1) 在帶負載時額定輸出電壓不超過25 V交流有效值或無紋波的60 V直流。

(2) 如果電壓超過25 V交流有效值或無紋波的60 V直流，則按照IEC 60598－1附錄G的要求進行測量，接觸電流不應超過交流0.7 mA(峰值)和/或直流2.0 mA，并且無負載輸出電壓不超過35 V有效值或無紋波的60 V直流對應的峰值電壓的限值。

(3) 如果電壓或電流超過上述給出值，SELV線路中至少一個導電部件應用絕緣隔離，該絕緣能承受500V有效值歷時1min的試驗電壓。

—對于非普通燈具，標稱電壓不超過12V有效值或30 V無波紋直流。

3.3 絕緣電阻與電氣強度

絕緣電阻部分沒有變化，即基本絕緣和附加絕緣的絕緣電阻≥2MΩ，雙重或加強絕緣的絕緣電阻≥4MΩ。但是，對于初級和次級線路之間的絕緣應≥5 MΩ。

電氣強度的要求見表1，表格中括號內的數據是舊標準的耐壓值，從電氣強度的新、舊指標看，附加絕緣和雙重或加強絕緣的電氣強度有明顯的降低。

圖5

表1 電氣強度的要求

3.4 爬電距離和電氣間隙

新版標準在爬電距離和電氣間隙方面有較大的放寬，表2中的要求欄中帶下劃線的限值都是修改后的放寬數據，其中常用的250V列中，括號內的限值是舊標準中的爬電距離和電氣間隙限值，而新版標準的限值是帶下劃線的放寬數據。

表2 交流50 Hz/60 Hz正弦電壓下的最小距離

3.5 照明電器安規標準變化的小結

從照明電器安規標準變化看，有兩個明顯的特點:

(1) 安全要求有明顯的降低，這主要是因為過高的安規要求勢必引起LED模組與散熱器貼合的熱阻變大，造成LED光效降低，光衰加快。適當降低安規要求既有利于LED模組的光效和光衰指標，也能符合起碼的安全要求。

(2) IEC61347/GB19510系列標準和IEC60598/GB7000系列標準在上述方面的要求更加趨向于一致，這將使控制裝置與燈具配合方面不會產生相互矛盾的情況。

值得指出的是，上述標準的這些變化，在國際上已經實施，但是我們國標的現行版本還沒有更新，所以，我們的設計和制造人員應該有針對性地分別對待。

4 性能方面的改變

圖6是較早時候美國能源之星對LED燈具得出的驗證結果。從該圖中可以看出當TMP點的溫度為74℃時，其6000h的光通維持率為91.79%，對應的L70的使用壽命為1.5萬小時。當TMP點的溫度為63℃時，其6000h的光通維持率為94.18%，對應的L70的使用壽命為3.57萬小時。

盡管這一利用TMP點的溫度與光衰的關系曲線對壽命推算的置信度還不高且有一些爭論，(美國能源之星最新的進一步的驗證結論已完善了這一推算)但LED照明產品的光衰和壽命與PN結工作結溫緊密相關是不容置疑的。

圖6

4.1 TMP與TP點標注要求的來源和意義

美國能源之星要求LED模組的制造商對其制造的LED模組，需給出標注的TMP點的溫度在55℃、85℃以及處于這兩點之間的預期使用溫度時的TMP點的溫度與光衰的關系曲線。

LED模組的封裝工序是一個自動化程度很高的工序，所以LED模組可以接觸的外表面比較容易找到其溫度與結溫具有穩定的函數關系TMP點見圖7。TMP點的標注溫度是根據6000h光衰和壽命的關系，讓LED模組在預期的驅動電流下并把結溫控制在預期使用壽命對應溫度的點上時，同時測量PN結的結溫和Tp點的溫度，得到他們的相互函數關系的前提下才能標注的。TMP點的標注溫度應該由LED封裝企業或有能力的實驗室根據預期的工作條件測量后提供。

TMP點溫度標注的意義在于，對于企業來講，基本都不具備測量LED結溫的能力，但是大多具備測量TMP點溫度的能力。企業根據上述的要求獲得正確的TMP點溫度和光衰曲線資料的LED模塊后，設計人員可根據燈具的結構，設計合適的散熱器，以保證LED燈具在Ta的環境和正常使用的條件下，連續工作達到熱平衡時，燈具內LED模塊的TMP點的實測溫度不高于其標注溫度，那么，該燈具就基本能達到預期的光衰和使用壽命。

受美國能源之星的影響，歐盟新發布的燈具的性能標準中也引出了Tp點概念，但是其本質上的含義與TMP類同。

圖7

4.2 TMP點不僅是一個標注值，更重要的是具有承前啟后的作用

了解了TMP與Tp點標注要求和意義后，不難看出TMP點不僅是一個標注值，更重要的是對于LED模組的制造商和LED燈具的制造商來說具有承前啟后的作用。在評估該LED燈具的性能指標時，燈具進行熱試驗時，只要測量Tp點溫度不超過其標稱值，就認為該燈具基本能達到其設計的預期使用壽命。可惜到目前為止，各工程發標方都沒有按照這一北美和歐洲已使用的方法對工程用LED燈具進行評估。

5 結束語

以人為本的高效節能LED照明除了滿足以上保證人們生命財產安全的安規要求及體現照明使用功能的性能要求(光效、色溫、顯色指數、使用壽命等)外，還應該符合各項EMC(諧波、傳導和輻射騷擾、抗擾度)及照明設計要求(照度、照度均勻度和亮度、亮度均勻度;滿足眩光限值的前提下，每平方米的照明功率密度w/m2。這是最終的衡量節能程度的指標)。

只有全面符合各項標準的高效LED產品，才是有前途的發展方向。

［1］34C/990e/CDV．

［2］IEC 61347－1．Lamp controlgear-Part1:General and safety requirements，2011．

［3］IEC 60598－1．Luminaires-Part1:General requirements and tests，2008．

［4］LM－80．IESNA Approved Method For Measuring Lumen Maintenance of LED Light Sources，2008．