LED控制装置标准中主要安全要求的识别及应用.doc
《LED控制装置标准中主要安全要求的识别及应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED控制装置标准中主要安全要求的识别及应用.doc（8页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
LED控制装置标准中主要安全要求的识别及应用
俞安琪
国家电光源质量监督检验中心（上海）、国家灯具质量监督检验中心
上海时代之光照明电器检测有限公司
摘要
文章介绍了国际国内LED控制装置标准中的产品分类、主要安全要求，和适用范围。
分析了各类调光照明电器的特点以及调光LED控制装置应该关注的特殊安全要求。
文章还介绍了各种LED控制装置按使用的功能不同如何识别和采用对应的产品标准。
关键词：
SELV、隔离、调光、发热限值、
YuAnqi
ChinaNationalLightSourceQualitySupervisionTestingCentre（Shanghai）,
ChinaNationalLightingFittingQualitySupervisionTestingCentre,
ShanghaiAlphaLightingEquipmentTestingLtd.
Abstract:
Thisarticleintroducestheproductclassification,mainsafetyrequirementsandapplicationscopeininternationalandnationalstandardsof
LEDcontrolgear;analyzesthecharacteristicsofdiversifieddimminglightingappliancesandthespecificsafetyrequirementsofLEDdimmingcontrolgeartowhichattentionshouldbepaid.ThisarticlealsointroduceshowtoidentifyandapplycorrespondingproductstandardsaccordingtooperationalfunctionofdiversifiedLEDcontrolgear.
Keywords:
SELV（safetyextra-lowvoltage）,isolation,dimming,thermallimit
LED在开始工作时，不需要预热和触发脉冲，在正常工作时，可以在特低安全电压下工作，这些都是LED较其它气体放电光源来说独特的优点。
为了充分利用LED的这些优点，设计性能优良的LED控制装置是保证照明LED的优点得到充分发挥的重要工作。
在进行LED控制装置的设计时，首先应根据GB19510.14/IEC61347-2-13标准中6章的分类要求，确定所设计的LED控制装置的分类。
一、LED控制装置的分类及适用场合
1、自耦式控制装置
LED自耦式控制装置是指其内部输出电路与电源电路有内在连接的一种控制装置，这种控制装置的输出电压虽然也可以做到与安全特低输出电压相同的电压水平，但是由于其内部的非隔离输出特性，所以尽管两个输出端子之间的电压值符合安全特低输出电压的要求，但每一输出端子的对地电压却不可能在各种使用场合满足安全特低电压的要求。
此类控制装置不属于SELV标志，其输入、输出端子与可以触及的外部金属之间，对内装式控制装置，其防触电保护起码达到基本绝缘的要求；对于独立安装式控制装置，则应达到Ⅰ类或Ⅱ类的防触电保护要求。
适用范围：
此类控制装置由于内部没有采用隔离措施，所以其转换效率相对高一些，一般适用于对输出电压不需要达到SELV的场合和/或灯具附加防触电保护较充分的场合。
2、等效安全特低电压或隔离式控制装置
此类LED控制装置就其防触电功能来说，整体上可看作为初级/次级之间具有加强绝缘功能的隔离变压器。
在其内部的输出电路与电源电路之间（包括印制线路板上的电路和元件之间以及隔离变压器内部），对不高于250V电压的电源网络
（1）其爬电距离和电气间隙应不小于6mm～7mm（根据污染等级不同）。
（2）输入端在额定电源电压下时，其输出电压应不高于SELV电压的限值（有限值≤50V）。
如果带额定负载时，最大输出电压应≤25V（有效值），空载输出电压≤33V（有效值）并且峰值≤33√2V时，输出端子可外露。
（3）输出端子和电源电路之间。
为了EMC防护或控制要求所跨接的电容器应是Y1电容或两个串联的且参数相同的Y2电容。
适用范围：
此类控制装置应安装在灯具或具有类似防护功能的壳体内，但是在满足上述有关条件时，输出端子可没有防触电保护，可外露。
3、独立式安全特低电压控制装置
独立式安全特低电压控制装置除了应满足上述“等效安全特低电压或隔离式控制装置”的要求外，还需满足下述要求：
（1）标志：
独立式安全特低电压控制装置在产品标志上有下列独特之处：
ta—因为是独立安装方式，所以可以理解成是灯具的电器箱部分，按灯具要求，应有工作时最大环境温度标志ta值，如不标，则认为ta＝25℃。
——表求该控制装置属于安全隔离式。
F——表示该控制装置失效（内部短路）时具有自动保护不发生安全性故障的功能。
——表求该控制装置输出端不具有耐短路保护的功能。
——表示该控制装置输出端具有耐短路保护的功能。
（2）控制装置内部及支撑件的发热限值
LED控制装置在声称的ta环境温度和1.06倍的额定电源条件下正常工作，其变压器绕组温度应不超过表1。
表1正常使用时的温升值
部件
温升K
（与线圈架和铁芯片相接触的）绕组，其绝缘材料为：
——105类材料a
——120类材料
——130类材料
——155类材料
——180类材料
——其他 材料b
75
90
95
115
140
a该类材料按照IEC60085或IEC60317-0-1或等效的标准进行分类。
b如果使用IEC60085中规定的105（A），120（E），130（B），155（F）和180（H）类以外的材料，这些材料应承受住I.6.3所述试验。
（3）控制装置在短路或过载状态下最大温升值的限值
LED控制装置在额定电源电压的0.94～1.06倍处于短路或过载状态下最大温升值不得超过表3
表3短路或过载状态下的最大温升值
绝缘的分类
A
E
B
F
H
最大温升K
保护类型：
固有保护式绕组
由保护装置提供保护的绕组：
—在初始一小时内，或对额定电流超过63A的熔丝在初始两个小时之内a：
—第一个小时之后，峰值b
—第一个小时之后，算术平均值b：
125
175
150
125
140
190
165
140
150
200
175
150
165
215
190
165
185
235
210
185
外壳（标准试验指可接触到）
80
导线的橡胶绝缘
60
导线的PVC绝缘
60
支撑面（即被控制装置盖住的松木胶合板的任一部分表面）
80
aI.7.3.3所规定的试验完成之后，由于控制装置的热惯性，这些值可能被超过。
b不适用于I.7.3.3所规定的试验。
（4）控制装置的磁芯和绕组的周期试验
独立式安全特低电压LED控制装置的变压器（包括磁芯和绕组）要进行指定对应温度下的加热——潮态试验——振动——绝缘和耐压的10个周期试验。
试验样品为3个，10个周期试验完成后，只允许其中一个样品可发生绕组内部的短路情况，但不允许出现绕组对磁芯以及各绕组之间的击穿情况。
适用范围：
独立式安全特低电压LED控制装置适用于没有灯具附加防护的场合，如果具有合适的IP（防尘防水）等级，也可以直接安装在室外。
此类控制装置一般可作为Ⅲ类灯具的电器箱部分，直接与Ⅲ类灯具配合使用。
如果其输出电压控制在≤12V时，可供游泳池和戏水池（普通人和灯具同在水中的情况）用灯具直接使用。
二、调光
调光是满足人们对各时间段内的不同照明需求的重要功能。
各类人造光源的调光特性简述如下：
1、各类荧光灯以及所配备的调光电子镇流器一般应在满功率位置上启动荧光灯，否则将会造成灯不易启动或明显影响灯的寿命。
另外，当荧光灯输出功率由强到弱调整时，灯电弧电流的减小会造成的灯阴极温度下降，使灯阴极达不到电子逸出功的温度（1000K～1100K），只有在电弧电流下调的同时相应加大灯丝电流才能避免灯阴极温度太低而造成的灯寿命下降。
尽管这样，由于灯低气压放电灯的负阻特性，当荧光灯功率下调时，灯的管电压将明显升高，当灯管处于很小功率输出时，灯管电压的大幅上升将使系统不能正常稳定地工作，所以各类低气压放电荧光灯调光范围一般只能在20％～100％范围，并且随着灯功率的下降，系统效率也明显下降，而且一般还不能保证小功率输出时不损害灯的寿命。
2、各类高强度气体放电灯（高压钠灯，石英金卤灯，陶瓷金卤灯等）简称HID以及所配合的电子镇流器一般也需在满功率位置上启动，另外当灯的工作状态稳定时才适合调光。
当HID灯的功率下降时，电弧管内的气压也随之下降，灯的效率也会随之下降，所以HID灯的调光范围基本控制在50％～100％范围内，否则将使HID灯在低功率输出时，系统效率大大下降。
尤其是石英管芯的金卤灯，当其电弧功率下降时，电弧管内的气压也明显下降，这将明显造成汞放电成份的增大，使光输出成份中的紫外分量超标，此时如果没有灯具相应的防护措施，必将明显造成对被照射的人和物的紫外危害。
3、在迄今为止的各类人造光源中，LED是最适合于在调光状态下工作的，其宽广的动态工作范围只要求控制流过其的工作电流就能方便地并且在不损害其寿命的前提下实现0～100％的调光。
另外，LED也是各类人造光源中，唯一具有与控制电路配全且当输出功率减小时，光效反而升高的产品。
LED这种优良的调光特性，使人们都跃跃欲试地想尝试制造各种具有调光功能的LED控制装置来实现调光。
但在调光LED控制装置的设计时，必须注意LED控制装置中控制电路与主电路的隔离绝缘问题。
一般的具有调光功能的LED控制装置，在其控制端都采用一个低压直流电压源（一般为0～10V）来实现控制（外接一个调光电位器本质上也是利用控制装置的内部电路，实现调整直流电压来控制调光的功能）。
科技的进步使人们都广泛采用电脑及相应的配套电路来实现调光的自动化，如果我们采用各种日光、红外、声控等感应器再配有智能化的电脑控制网络，把电脑端口直接连接到LED控制装置的控制端就能实现既有舒适照明，又能自动节电的效果，但这一系统中，如果控制装置内部的电源电路和控制电路发生电连接或击穿，将会使电源电压“窜入”到低压控制系统中，这将严重危及人们的防触电安全性。
为此，国际国内有关灯的控制装置标准中特别规定了“控制端子与电源电路之间起码具有基本绝缘，当控制端子声称能直接连接安全特低控制电压时（SELV），则控制装置内控制电路与电源电路之间应具有强化绝缘功能”。
这意味着，具有调光功能的LED的控制装置，其内部控制电路与电源电路之间在线路板上、元器件之间以及具有隔离作用的变压器内部的爬电距离、电气间隙、抗电强度都要达到基本绝缘或强化绝缘的指标要求。
在这一方面，采用光电隅合器和合适的隔离变压器是解决这一问题的较好方案。
注：
作为强化绝缘的变压器内隔板或光电隅合器的光/电器件间的绝缘物质厚度应≥0.4mm。
三、各类LED控制电路的区分及对应适用的安全标准
在IEC61347-2-13标准发布前，LED控制装置采用的安全标准有GB19510.12/IEC61347-2-11标准，也有采用IEC61347-2-2标准的，目前IEC61347-2-13标准已颁布，所以对照明用LED的控制装置，按照IEC61347系列标准的含义，应按如下原则选用对应的检验标准：
（1）仅具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置，应采用IEC61347-2-13安全标准检验。
（2）仅具有控制LED亮暗、闪动、颜色变化功能的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全标准检验。
（3）如果一个控制装置兼有上述二者功能的（不可分开的一个整体），应按照IEC61347-2-13标准进行试验。
（因为IEC61347-2-13的内容大于等于GB19510.12/IEC61347-2-11的内容。
）
（4）单一采用已获CCC认证的开关电源不能免除灯具内LED附加的限流电路的试验，这类灯具中LED附件的限流电路试验应采用的标准仍应按照上述
（1）～（3）的原则。
尤其是这类灯具内的LED限流元件采用电阻时，并且这些电阻被直接安装在印制线路板上时，应模拟LED短路异常状态，随后测量电阻的发热温度，此温度应低于印制线路板的耐温极限。
结束语：
LED控制装置的各项性能指标的优劣，直接关系到照明用LED器具的整体效率和使用寿命等重要使用功能，但是对于各类电器来说，其安全指标是确保正常使用时不对使用者和周围环境产生各种危害的更高一级标准要求（强制性要求）LED控制装置只有在满足各项安全要求的前提下，才有意义来衡量其性能指标的优劣。
参考文献：
（1）IEC61347-2-13：
2006灯的控制装置第13部分：
LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求。
升级会员 