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LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

文章作者:深圳市聚利兴仪器有限公司    时间:2015/5/29 11:03:09

       LED与传统光源存在特性差异,以传统光源为关注焦点的灯具标准需要进行修订和补充,对 标准的强烈需求使LED灯具安全和性能标准成为行业的热点。本文介绍了LED灯具我国和IEC标准的现状和发展,灯具安全标准中关于LED灯具的要求,以 及使用双端LED管灯替代灯的新型LED灯具可能存在的安全隐患。

       LED灯具标准是LED照明标准体系中的有机组成部分,同时由于LED灯具开发和应用的渐趋成熟,在现有的产品标准的基础上,国际国内对LED灯具的安全和性能特性的研究结果将在相关安全标准和性能标准中体现。

一、我国灯具标准的现状

       1.安全标准

       灯具安全标准由等同采用IEC的标准和我国自主制定的标准组成,灯具安全国家标准及其适用的光源见表1。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

表1 灯具安全国家标准及其适用的光源

       2.性能标准

       目前已发布的灯具性能国家标准共4项(见表2),均为我国自主制定,除了GB/T 9473-2008和GB/T 7256-2005以外,其他标准均适用于LED光源的灯具。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

表2 已经发布或报批的灯具性能标准

       3.方法标准

       已经发布的3个灯具测量方法国家标准(见表3)均适用于LED灯具。国家标准《LED灯具可靠性试验方法》正在起草过程中。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

表3 已经发布的灯具试验方法标准

       二、我国国家标准的发展

       (一)GB 7000.1-2007《灯具 第1部分:一般要求与试验》正在修订

       GB 7000.1-2007正在修订,技术差异包括了IEC 60598-1:2008的修订内容和IEC 60598-1:2013的修订内容,其中涉及LED灯具的内容如下:

       1.蓝光危害的要求

       使用安全标准中不免除视网膜蓝光危害评估的光源的灯具,应根据IEC/TR 62778《评估光源和灯具蓝光危害时IEC 62471标准的应用》进行评估。

       不应使用蓝光危害类别大于RG2的LED光源。对这种类型光源的要使用更多的繁重管理要求。

       使用按IEC/TR 62778评估具有RG0无限制或RG1无限制等级的光源的灯具、或已经使用评估为RG0无限制或RG1无限制等级完整装配使用,在相同条件下,不使用视网膜蓝光危害的要求。

       对按照IEC/TR 62778评估具有阈值照度Ethr的灯具,应使用下述要求:

       -对固定式灯具

       要按IEC/TR 62778进行附加的评估,如果大于RG1,要找到达到Ethr的距离Xm,当这个距离大于200mm时,应在灯具上标记“应将灯具放在预期不会以小于Xm的距离持续朝灯具盯着看的位置。”的说明。

       -可移式和手提灯具

       在200mm处评估超过RG1的可移式和手提灯具,应在灯具上标记“应将灯具放在预期不会以小于Xm的距离持续朝灯具盯着看的位置。”的说明。

       -儿童用可移式灯具和电源插座安装的夜灯

       GB 7000.4《灯具 第2-10部分:特殊要求 儿童用可移式灯具》覆盖的儿童用可移式灯具,以及GB 7000.212《灯具 第2-12部分:特殊要求 电源插座安装的夜灯》覆盖的电源插座夜灯,按IEC/TR 62778在200mm处不应超过RG1。

       2.不可替换光源和非使用者替换光源灯具的标记和结构要求

       (1)标记要求

       -不可替换光源

       “此灯具的光源是不可替换的;当光源到其寿终时,应替换整个灯具”

       -非使用者替换光源

       “此灯具内的光源应由制造商或其服务代理商或一个类似的有资格的人来更换。”

       (2)结构要求

       不破坏灯具及其部件应不可能替换和(或)触及带电部件。检验时为了触及光源可以用手或使用工具打开的灯具部件应打开或拆卸。

       设计成或其形状为只使用一次的密封、胶粘、或用螺钉固定的灯具部件,或永久性嵌入的绝缘不打开。

       上述所有部件都移开后,当用本标准第8章的试验探头和试验方法检验时,不应触及带电部件。

       3. 设计使用标准的灯座或连接器的灯具的连接方式的要求

       使用设计成要用IEC 60061(系列)灯座或连接器连接的光源、但使用时没有相关灯座或连接器,用其他方式(如,用电线直接焊接到插脚)完成电气连接是不允许的。

       4.细化了LED灯具的绝缘要求

       LED芯片具有特低电压、低电流的电气特性,所以LED灯具具有与传统灯具不同的电气系统,即含有输出特低电压的控制电路、紧贴着 LED封装的印刷线路板的外露的高导热散热部件,等等。为了保证在LV电源下的LED灯具的可触及导电部件安全绝缘,IEC 60598-1:2013在第4章结构中规定了绝缘要求,详见表4。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

表4 带电部件与可触及导电部件之间的绝缘要求(同IEC 60598-1:2013FDIS草案的表X.1)

       4. 在符合规定的条件时,外部接线导体的截面积的规格和截面积降低

       (1)电源线的线规

       -对于不大于25V a.c./60V d.c.的III类灯具或SELV电路的灯具,可以使用无绝缘导体;

       -对于大于25V a.c./60V d.c.,包括等于50V a.c./120 d.c的 III类灯具或SELV电路的灯具,可以使用无护套基本绝缘导体。

       (2)外部线的绝缘层材料

       适合室外使用灯具不应使用聚氯乙烯绝缘的外部接线。新版标准对III类灯具或灯具中的SELV电路等作了放松,规定这个要求不适用于:

       -III 类灯具;

       -灯具中的SELV电路(不超过25V a.c./60V d.c);

       -有其他方式保护的室外环境中的外部接线,例如在光源腔与将电源引入照明杆(整个长度)之间的接线。

       (3)导体截面积

       标准的第5.2条规定为提供足够的机械强度,普通灯具外部接线导体的标称截面积应不小于0.75mm2,其它灯具应不小于1.0 mm2 ,如果灯具提供一个10/16 A的插座,软导体的标称截面积应至少是1.5 mm2。

       在新版标准中,对包括LED灯具在内的III 灯具中的外部电缆或灯具中的SELV电路等接线的截面积有条件的降低了要求。即: 

       如果有足够的载流能力和机械特性,最大额定电流不超过2A的电路,下列接线的截面积可以小于0.75 mm2 (普通灯具)或 1.0 mm?(非普通灯具),但不小于0.4 mm ,

       -III 灯具中的外部电缆或灯具中的SELV电路;

       -其他类型灯具部件之间III类连接。

       同时正在确定使用更小截面积的可能性和相关技术条件,包括如果电缆可以承受关联的控制装置提供的正常和短路电流的话,提供两根及以上芯线的电缆的每个导体的最小横截面积(0.2 mm2)。

       (二)国家标准的发展

       随着LED灯具有更多的应用实例,以及人们对其性能的了解,制定LED灯具一般性能要求以及具体LED灯具性能要求国家标准显得越来越急迫,2013年国家标准化管理委员会下达了多个LED灯具国家标准的制定计划(见表4),目前这些标准正在起草过程中。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

表4国标委下达的2013年LED灯具国家标准制定计划

       二、国际标准的发展

       (一)SC 34D的动态

       1.IEC 60598系列标准范围中关于适用的光源和文本中涉及到的条款的相关性正在进行评审,大部分标准中的光源将从原来的钨丝灯、管形荧光灯和气体放电灯改为“电光源”

       2.IEC 60598-1:2013版将于2014年初出版,目前正在修改CDV文件,准备FDIS文件,在今年10月的技术委员会会议后将形成FDIS文件。

       3.正在制定IEC 62722-2-1《灯具 性能 LED灯具特殊要求》。

       (二)双端LED管灯替代灯(retrofit)工作组的工作

       双端LED管灯的特点是使用荧光灯灯头,但灯管的工作电压可达到220V,采用塑料灯管,灯管内含有自镇流LED模组,灯具电路中含有荧光灯座,但不含有灯的控制装置和启动器,灯座触点间的电压是220V,使用时灯管插入荧光灯座中。

       大家知道,在荧光灯具中,灯座触点之间的电压在1.5V~8.5V之间,但使用LED管灯的LED灯具电路中,G5灯座触点间的电压可达到220V。这是LED管灯应用的一个风险点。

       LED管灯应用的其他风险来源于其多种不同的内部电路结构(见图2),以及存在的多种LED管灯灯具电路(见图2)。

LED灯具国标和IEC标准的现状与发展

图1 列入分析的9种LED灯管

       1.对LED管灯的应用风险分析结果如下:

       (1)LED管灯B:灯管一端插入灯座后,人手接触的灯管的另一端马上带电,有触电危险性,是一种应该剔除的LED管灯的内部电路结构;

       (2)LED管灯A和E:尚未发现安全问题,但由于插入某些灯具可能不能形成回路,光源可能不能点亮;

       (3)LED管灯C和F:由于灯管的灯头短接,使用到灯具电路1、4和(或)电路5中可能发生短路。

       (4)LED管灯D:在电路4和电路5中可能发生控制装置误匹配而过热。

       (5)LED管灯G、H和I:由于两个电路可能被串联,可能发生短路或过热。

       2.普通双端荧光灯误装到5种新LED灯具的灯电路中的风险研究

       在荧光灯具中,灯座触点之间的电压在1.5V~8.5V之间,但对于一个5种新的LED灯具电路中,G5灯座触点间的电压可达到220V。图2所示的LED灯具电路上误用双端LED管灯将造成:

       -穿过荧光灯管的瞬间闪光;

       -瞬间的爆炸声;

       -预热阴极破坏造成的灯管损坏;

       -在玻璃管上可能产生破洞使带电部件被触及。

       (三)可靠性研究

       可靠性是指在声称条件下和规定的时间内,设备完成规定功能而不失效的能力。

       LED灯、LED灯具等最终产品中除了使用LED模块等组件以外,还使用了模块连接件、光学部件、电器附件和冷却系统等主要部件,是 一个集电子部件、机械构件、光学材料和连接部件于一体的复杂系统,使用者对于声称25000h或更长寿命时间的LED照明产品,对其在声称工作条件下无故 障工作的能力的关注,是LED照明产品可靠性研究的驱动力。

       TC34的可靠性研究和标准以缩短最终产品试验试验为关注焦点。

       IEC TC34制定的LED最终照明产品标准中,虽然标准并不对制造商声称寿命进行检验,但标准仍规定了确定流明维持等级的6000h光通量维持值试验,耗时长久。

       IEC TC34制定可靠性标准的目的是对最终产品中使用的主要部件进行可靠性试验,对基于LED提供一般照明的产品建立一个优化试验周期的方法和标准,这样,对 于最终产品来说,如果能提供其主要部件的可靠性数据,可以得到其加速因子,然后计算最终产品可以减少的流明维持率试验时间,最多可减少至1000h。

       这样对于最终产品来说,就可以在1000h试验和6000小时试验之间进行选择。

       需提供可靠性数据的主要部件包括:LED封装和互联件、光学材料、电子器件、冷却系统,包括主动(如风扇)和被动(如热界面材料)和机械部件。

结束语:

       LED灯具安全和性能特性的关键是灯具中的LED模块和及其控制装置,在实际应用中,LED模块的互换性又显得及其重要,这些关键元件的标准是灯具整机标准的重要技术基础。标准制修订需要互相协调共同开发。

       开发新的LED技术及其灯具需要有相应的技术评价标准。一些细分的产品可以从制定行业标准开始,近两年LED平板灯具的应用和开发呈现良好势头,开发LED平板灯具的行业标准已列入工信部的标准制定计划,目前该标准已完成起草工作。


       

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