LED照明燈具的可靠性及安全標(biāo)準(zhǔn)探討

摘 要：LED作為一種照明燈具，它的可靠性和安全性直接決定著自身使用壽命的長短。為提高LED照明燈具的使用壽命，文章以LED照明燈具為研究對象，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC，結(jié)合專業(yè)知識和工作經(jīng)驗(yàn)，基于LED照明燈具優(yōu)勢特點(diǎn)，對LED照明燈具的可靠性和安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討分析，供廣大同行工作者參考借鑒。

關(guān)鍵詞：LED照明燈具；優(yōu)勢特點(diǎn)；可靠性標(biāo)準(zhǔn)；安全標(biāo)準(zhǔn)

前言

目前，黨和國家積極倡導(dǎo)節(jié)能減排，全國興起了一股綠色能源、綠色材料的應(yīng)用研發(fā)熱潮。在這股浪潮影響下，LED照明燈具以自身的壽命長、抗震性好、節(jié)能效果好、體積小巧、色彩變化多、構(gòu)圖多樣等優(yōu)勢特點(diǎn)，成為下一代綠色光源，在全國范圍內(nèi)廣泛使用。隨著各類型、各型號的LED照明燈具的出現(xiàn)，其可靠性、安全性方面的隱患也越來越受關(guān)注。下面根據(jù)國際燈具安全標(biāo)準(zhǔn)，對LED照明燈具可靠性及安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析。

1 LED照明燈具優(yōu)勢特點(diǎn)

1.1 壽命長

普通白熾燈反復(fù)開關(guān)，可能造成燈具使用壽命大幅度下降。但是，LED照明燈如果反復(fù)開關(guān)，不會對使用壽命產(chǎn)生影響。

1.2 體積小

LED照明燈具直徑一般有幾毫米，只有集成類型的LED芯片，其

直徑略大些，天然的具備體積小特點(diǎn)。

1.3 色彩變化多

LED照明燈具本身的單色性較好，采用不同顏色制作成的LED照明燈具可以擁有不同的色彩。所以，讓數(shù)量較多的LED照明燈具組合在在一起時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不同顏色變化。而且，如果將紅、綠、藍(lán)三種單色LED芯片封裝在一顆燈具上，可以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三色混光。

1.4 構(gòu)圖多樣

單個(gè)LED照明燈具組成在一起時(shí)，可以構(gòu)成不同的圖案，營造良好的設(shè)計(jì)效果，常用于城市道路景觀等。

1.5 節(jié)能效果好

LED照明燈具光譜基本集中在可見光頻段，發(fā)光效率達(dá)到90%以

上，與節(jié)能燈具相比，節(jié)能效果提高了1/4。

2 LED照明燈具可靠性分析

LED照明燈具可靠性內(nèi)容涉及范圍比較廣泛，從芯片制作到封裝，再到最后的器件組合，上市銷售，其中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)、技術(shù)都可能對LED照明燈具可靠性產(chǎn)生有害影響。為此，下面結(jié)合LED照明燈具可靠性測試項(xiàng)目，具體探討了LED照明燈具可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 開關(guān)

在LED照明燈具點(diǎn)亮?xí)r沒有閃爍、結(jié)構(gòu)物松動、外觀完好等條件下，進(jìn)行開關(guān)可靠性測試，檢查LED照明燈具開關(guān)是否具備以上幾個(gè)方面的缺陷，確保開關(guān)具備可靠性。參照標(biāo)準(zhǔn)為GB/T24824-2009中的LED照明燈具模塊測試方法。

2.2 壽命

對LED照明燈具壽命進(jìn)行測試，當(dāng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，確定LED照明燈具壽命具備可靠性。第一，LED照明燈具給電后，光通量衰減至初始70%時(shí)，此時(shí)的通電時(shí)間應(yīng)高于25000小時(shí)；第二，若通電過程中發(fā)生點(diǎn)燈不亮現(xiàn)象，確認(rèn)此時(shí)是該LED照明燈具的絕對壽命時(shí)間；第三，通電中，LED照明燈具的外形不能出現(xiàn)外形、掉漆等現(xiàn)象，若出現(xiàn)此類現(xiàn)象，表明LED照明燈具壽命時(shí)間縮短。

2.3 絕緣

LED照明燈具絕緣電阻測試在燈具正常點(diǎn)亮、外形沒有損壞等條件下進(jìn)行，測試后，得到的實(shí)際電阻值應(yīng)該大于0.5M，燈具保持正常點(diǎn)亮。如果LED照明燈具接入絕緣測試儀后，實(shí)際電阻小于0.5M，表示絕緣可靠性低，不符合性能設(shè)計(jì)要求。

2.4 耐高壓

進(jìn)行耐高壓測試期間，如果出現(xiàn)擊穿、外形損壞、點(diǎn)燈不良或閃爍等情況，說明照明燈具的耐高壓可靠性差。要求期間不出現(xiàn)以上任何一種情況，才能保證LED照明燈具具備可靠的耐高壓性。

2.5 振動

振動測試后，LED照明燈具不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞、零件掉落、點(diǎn)燈不良等情況，表示單體振動具備較高的可靠性。

2.6 器件

器件是LED照明燈具核心構(gòu)成，其可靠性出現(xiàn)問題，直接影響LED照明燈具的正常使用，所以，必須確保LED器件使用可靠性，以滿足LED照明燈具使用要求。外延芯片、器件封裝是決定LED器件可靠性的兩個(gè)關(guān)鍵因素。以外延芯片為例，如果P-N結(jié)部分出現(xiàn)位錯(cuò)等情況，芯片加熱時(shí)，將會出現(xiàn)離子熱擴(kuò)散等嚴(yán)重后果。為保證外延芯片的可靠性，應(yīng)當(dāng)提高金屬和半導(dǎo)體的接觸質(zhì)量，最大程度的減少位錯(cuò)等問題。再如，LED器件封裝出現(xiàn)問題，可能造成LED照明燈具發(fā)生從屬失效。封裝問題具體表現(xiàn)為封裝材料質(zhì)量低、封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、封裝工藝不成熟等。因此，控制封裝材料質(zhì)量，控制封裝過程中的每一道工藝，能提高封裝可靠性。

2.7 散熱

散熱水平是影響LED照明燈具可靠性的決定性因素，也是分析LED照明燈具可靠性指標(biāo)之一。在析LED照明燈具外形完好條件下，進(jìn)行散熱測試。如果散熱情況不能滿足使用要求，可以重新設(shè)計(jì)散熱結(jié)構(gòu)，或借助散熱體等輔助設(shè)施解決芯片產(chǎn)生的多余熱量，提高散熱性能。

3 LED照明燈具安全標(biāo)準(zhǔn)分析

為滿足安全使用要求，LED照明燈具必須符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60598-1通用標(biāo)準(zhǔn)和IEC 60598-2特殊標(biāo)準(zhǔn)，以及我國自行制定的燈具安全標(biāo)準(zhǔn)。在這里，將對國際燈具安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。

3.1 防觸電等級

按照防觸電等級劃分，LED照明燈具可以劃分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。進(jìn)入市場的所有LED照明燈具，其防觸電等級都要與自身的類型相符。如，Ⅱ類LED照明燈具應(yīng)當(dāng)使用低電壓，而驅(qū)動電源使用高壓。

3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

受光源特性影響，LED照明燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式是較多的，常見的有封裝、整體式、模組等。其中，整體式LED照明燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)燈具類似，其他都有一定區(qū)別。為此，必須合理設(shè)計(jì)LED照明燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使光學(xué)系統(tǒng)、熱系統(tǒng)等位置設(shè)計(jì)合理，形成完整的結(jié)構(gòu)，以確保結(jié)構(gòu)的機(jī)械作用得以實(shí)現(xiàn)，提高LED照明燈具使用安全性。當(dāng)LED照明燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)是整體式時(shí)，可以將LED直接固定在燈具主體上，或者使用連接件。

3.3 隔離電源

當(dāng)LED照明燈具的驅(qū)動電源使用隔離電源時(shí)，必須進(jìn)行安全特低電壓試驗(yàn)，確定電源使用是否安全。不是隔離電源時(shí)，對其進(jìn)行非安全特電壓試驗(yàn)。

3.4 絕緣要求

由于LED照明燈具特性，LED照明燈具在接入LV電源時(shí)，燈具導(dǎo)電及可觸部位必須具備較好的絕緣性，確保使用安全。如，LED照明燈具為Ⅰ類，輸出電壓為大于LV電源時(shí)，燈具導(dǎo)電和可觸部位的絕緣性能滿足電源的絕緣要求即可；當(dāng)LED照明燈具為Ⅱ類，輸出電壓大于ELV電源時(shí)，燈具導(dǎo)電和可觸部位的絕緣性能除了滿足電源的基本絕緣要求外，還要滿足附加絕緣要求。由此可見，不同類型的LED照明燈具，其絕緣要求是不同的，必須根據(jù)，LED照明燈具防觸電等級選擇相應(yīng)的絕緣參數(shù)設(shè)置，以保證燈具使用安全。

4 結(jié)束語

綜上所述，LED照明燈具在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，為人們提供了一種新型的節(jié)能照明設(shè)備，不僅產(chǎn)生了良好的節(jié)能節(jié)電效果，還滿足了照明景觀設(shè)計(jì)需求。隨著，LED照明燈具工藝水平的進(jìn)步，它的可靠性和安全性標(biāo)準(zhǔn)也隨之變化，需要行業(yè)工作者認(rèn)識這些標(biāo)準(zhǔn)及其變化，確保

LED照明燈具使用安全。

參考文獻(xiàn)

[1]周一平.LED照明燈具的壽命分析[D].湖南師范大學(xué)，2011.

[2]公文禮.離線式太陽能LED路燈的可靠性研究與應(yīng)用[J].燈與照明，2016（2）：30-40.

作者簡介：倪平達(dá)（1985-），男，廣東深圳，本科學(xué)歷，研究方向：LED照明應(yīng)用。