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LED照明產品在認證檢測過程中

發布日期:2014-06-18    【字號:  

LED照明產品在認證檢測過程中
易出現的質量問題
劉爾立    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

 

摘  要:文章根據近期較大批量LED照明產品的檢測數據,經歸納和分析,指出了傾向性的問題,并且提出了解決這些問題的思路和方法。
關鍵詞:獨立式、IP防護、防雷電浪涌、SELV、光衰、結溫
序言
  國務院6部委的聯合發文,明顯促進了LED產業的興起。近年來,隨著LED光效的快速進步及成本的大幅下降,使LED進入照明領域的步伐明顯地加快。去年發改委開展的“LED照明示范工程”項目,使得這一領域的從業人員的熱情空前地高漲,但是,由于本領域的企業及從業人員對這方面標準的知曉及理解普遍地不足,造成了LED照明產品設計方面存在較多的普遍性問題,如果不認真加以研究及解決,將導致從業企業多走彎路且浪費大量的資源。認真分析和研究這些問題,是使這一產業健康發展的重要工作。 
一、道路燈具主要的安全問題
1、未使用鋼化玻璃
按照GB7000.5標準的要求,道路燈具包括隧道燈具應該使用鋼化玻璃,使用鋼化玻璃不僅玻璃機械強度的要求,也是玻璃一旦破碎后,普通玻璃就像圖1的情況,玻璃碎片很大并且有很多銳角,掉下來時很容易傷人。要是使用鋼化玻璃,一旦破碎后的情況完全不一樣,鋼化玻璃會破碎成很多顆粒很小且沒有明顯的銳角。

 

2、LED控制裝置外置,但控制裝置沒有獨立式標記
  LED控制裝置外置,控制裝置必須有獨立式標記。有了獨立式標記,就意味著相關的部分必須符合燈具標準的有關要求,例如:外部導線的固定裝置;防觸電;安裝面溫度;IP(防塵、防水)試驗等,不能把獨立式標記僅理解為需要進行IP(防塵、防水)試驗,所以,沒有獨立式標記并且未進行燈具標準相關試驗的LED控制裝置不允許外置。具有比較完整標記的獨立安裝式控制裝置見圖3。

 

 

 

3、外部電纜不符合標準要求
  GB7000.5道路與街路照明燈具的安全要求標準中對道路與街路照明燈具外部導線的要求主要引用GB7000.1標準5.2要求,“如果由燈具制造商提供的軟纜或軟線作為與電源的連接方式,它們的機械和電氣性能至少應符合GB5023和GB5013的規定,如表5.1所示。

表5.1-不可拆卸的軟纜或軟線


橡皮

聚氯乙烯

Ⅰ類普通燈具

60245IEC51S

60227IEC52

Ⅱ類普通燈具

60245IEC53

60227IEC52

非普通燈具

60245IEC57

-

惡劣條件下使用的可移式燈具

60245IEC66

-

注1:電源電壓大于250V時,可能要使用電壓等級高于上表規定的軟線和軟纜。
  為提供足夠的機械強度,導體的標稱截面積應不小于:
  — 普通燈具       0.75mm2
  — 其它燈具       1.0 mm2
如果燈具提供一個10/16A的插座,軟導體的標稱截面積應不小于1.5 mm2”。
  根據表5.1的要求,LED道路燈具為非普通燈具,應采用60245IEC57以上的電纜線。
  很多企業根本不知道或者不理解上述標準要求,所以道路燈具的引出導線有很多不符合強制性標準的要求。

 

4、連接器達不到整燈的防塵防水要求
  道路燈具用的連接器有很多是直接暴露在露天條件,所以連接器既需要符合道路燈具相同的IP防護要求,還需要保持電接觸可靠。防水不合格的連接器見圖5,這種類型的防水連接器很多是用在IP44的燈串當中的,一般是達不到IP65以及以上等級的,符合IP防護要求的連接器見圖6,該連接器可以到達IP66的等級。

 

 

5、防雷電浪涌電路如何符合安全要求
  由于全球氣候變暖,各種惡劣氣候出現的概率也越來越大,其中雷電對戶外照明電器的破壞力很大,必須有應對之策。
 我國的供電網絡是Y-Y型零線接地的220V/380V極性電源。雷電是一種廣譜的無線電波,照明電網的架空線在接受到雷電造成的電磁波后,因為相線和零線對地阻抗的不同,會產出相線——零線之間的差模浪涌電壓和相線、零線——地(外殼)之間的共模浪涌電壓。針對差模浪涌,采用在輸入端并聯壓敏電阻和/或網絡的方法能有效加以防護,圖7中這一部分電路是符合要求的,但是這一部分電路中的共模防雷電路把無線通迅發射網絡中的共模防電路也搬到LED控制裝置中來了,這是明顯不符合低壓電器安全準則的,這一點已與國際組織聯系并達成共識。

 

  這是因為一旦LED控制裝置接地回路中有損壞現象,而感應的雷電浪涌很強并把共模壓敏電阻和/或防雷管擊穿并且LED控制裝置仍能正常工作,但極易發生使用者或維修者遭電擊的情況。
 正確的方法是,對應用于共模放電的壓敏電阻,每個電阻的兩個電極間的電氣間隙應≥3mm,并且每對地一支路起碼由兩個壓敏電阻串聯而成,且導通的閥門值應在2V+1000V以上(一般應≥1800V但不宜超過2000V)。對于加在電路板與殼(地)之間的低于2000V的雷電感應浪涌電壓,控制裝置自身的抗電強度應能抵抗,當雷電感應浪涌電壓>2000V時,共模防雷電路才可動作。另外在PCB板上的接地端與L、N線有關的線路之間的電氣間隙,起碼滿足基本絕緣應有的尺寸。
6、接地無連續性
道路燈具中的LED控制裝置輸入端有接地線,但輸出端為2線(DC的正、負極),同時LED控制裝置的輸出不滿足SELV的要求,又沒有采取其他的接地措施,導致接地無連續性。

二、嵌入式筒燈燈具主要的安全問題
1、非獨立式控制裝置外置
  雖然嵌入式筒燈燈具一般都用于室內,基本不存在IP防護的問題,但是,非獨立式控制裝置外置,往往造成燈具的防觸電要求、外部導線要求以及外部導線固定要求方面的不合格。
2、控制裝置為非SELV,LED沒有防觸電保護
  為了使LED具有良好的散熱條件,LED與散熱器的絕緣往往達不到電網電壓等級對絕緣的要求,按照燈具安全標準的要求,只有讓LED控制裝置的輸出電壓為安全特低電壓(SELV),即LED控制裝置的輸入和輸出采用隔離措施,并且,輸出兩極之間的電壓以及每一輸出極對地的電壓都不大于50V,這樣,才能降低輸出極與LED的防觸電保護要求。
3、控制裝置與光源腔的互聯電纜不符合外部導線的要求
  因為控制裝置沒有安裝在燈具內,所以控制裝置與光源腔的聯接電纜就屬于外部導線,很多企業的設計人員不知道這一要求,因此造成聯接電纜不符合外部導線的要求。
4、 外露導線但沒有軟線固定架
  也因為控制裝置沒有安裝在燈具內,所以控制裝置與光源腔的聯接電纜暴露在外部,這些外部導線可能受到外部的拉力和扭力。燈具標準規定,導線外露多于80mm,這些導線在進入控制裝置和光源腔的部位必須有軟線固定架來承擔這些外部導線可能受到外部的拉力和扭力,但很多企業的設計人員也不知道這一要求,沒有對這些部位設計和安裝軟線固定架。

三、EMC問題
  在電磁兼容(EMC)方面,出現不合格的概率也比較大。
 在EMI方面,各種燈具電源端子騷擾也容易出現不合格;有些用交流驅動LED且驅動電流頻率高于100Hz的燈具,就得進行輻射騷擾的檢測,尤其是在30MHz---300MHz的頻率段,很多企業沒有考慮這個問題,雖然燈具內LED控制裝置的輸出不可能有這么高的頻率,但是LED控制裝置的內部普遍采用高頻的可調占空比的開關電路,由于高頻變壓器的局部時間段的磁通飽和及電路沒有采用對應當防護措施,結果使燈具在這一頻率段的輻射騷擾超標。解決的方法是在開關電路產生這一頻率段的騷擾信號傳輸的線路上,用磁環或磁套及旁路電容加以吸收。
   
四、自鎮流LED燈的安全問題
1、高壓擊穿
  自鎮流LED燈應承受4000V/分,散熱器基本是鋁的,很不容易做到這一點。如果內部控制電路采用隔離措施,就比較容易滿足這一要求。
2、防意外接觸帶電部件不合格
  自鎮流LED燈的燈體的肩部設計不合理和/或燈頭的焊錫太高,造成防意外接觸帶電部件不合格。
五、LED照明產品的性能問題
1、光效、光衰不達標
  LED照明產品的光效大部分比預期值偏低,光衰過快,原因是設計不合理,LED芯片的結溫較高,并且企業大部分沒有在熱平衡時測量光通量。正確的設計應該是,并不需要用最好的芯片,但是要做好散熱設計,在無法保證理想散熱的時候,可以考慮芯片欠功率運行,低工作結溫既能保證高光效,還能保證光衰和燈壽命期間的明顯色漂移。
2、顯色指數達不到要求
  在可以達到光效的前提下,筒燈和自鎮流LED燈的顯色指數普遍達不到要求。GB50034對寫字樓、教室和閱覽室等室內場合照明要求顯色指數達到80及以上,應該達到這一要求。另外,CQC的自鎮流LED燈的節能認證的顯色指數要求是85,所以,要求很高,應該在熒光粉中加入一定的紅粉才能達到要求。
   
參考文獻:
GB7000.1/IEC60598-1 燈具 第1部分:一般要求與試驗
GB19510.14/IEC61347-2-13燈的控制裝置  第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求

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