关注LED照明产品标准发展的新趋势

裘继红 李 妹 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，上海201114)

1 引言

随着LED照明产品日新月异的发展，IEC61347/GB19510系列标准和IEC60598/GB7000系列标准在制修订时也越来越多的考虑将对这类产品的要求融入标准中。下面简单介绍IEC 60598—1∶2008、IEC61347—1∶2011及34C_990e_CDV中部分对LED控制装置及LED灯具的要求以及美国能源之星中提出的Tmp点的概念。

2 几个新的术语和定义，给LED照明产品设计和检测重新划定了新的限值

2.1 功能接地

新的功能接地符号见图1。在Ⅱ类灯的控制装置或者灯具中，没有安全接地，但是为了有助于荧光灯的启动和/或避免控制装置的无线电干扰而需要接地，这种接地的端子，必须用上述符号表示，以明显区别于安全接地。又因为接地端子是能够被触及的，所以新标准同时又规定，控制装置的功能接地极其连接应与带电部件具有双重或加强绝缘，以继续保持Ⅱ类电器的带电部件与可触及部件的绝缘要求。

图1 新的功能接地符号

2.2 特低电压(ELV)

是指导体(电极)之间或任一导体与地之间的电压不超过50 V交流有效值或无纹波的120 V直流。但是，仅是特低电压还不具备可以被人直接触及的要求，只有是安全特低电压并符合下述要求，才能被触及。

其中，“无纹波”定义为一个有效值纹波电压不超过直流电压的10%;

额定120V的无纹波直流系统中最大峰值不超过140V;

额定60V的无纹波直流系统中最大峰值不超过70V;

额定30V无波纹直流系统中最大峰值不超过35V。

2.3 安全特低电压(SELV)

输出电压既是特低电压(ELV)，并且在线路中输出端对于主电源是隔离的，其绝缘不低于IEC61558－2－6的安全隔离变压器的初级和次级之间的绝缘。对于安全特低电压是否能被人直接触及还有以下规定:

(1) 最大电压低于50 V交流有效值或无纹波的120直流。当允许直接接触导电部分时，新标准又规定:如果特低电压输出电极一个是绝缘的，另外一个是裸露的，那么限值是50 V交流或120 V直流，这一例子见图2;如果两个输出电极都是裸露的，那么限值是25V交流或60 V无纹波的直流。

(2) 当光源的驱动电源来自安全隔离变压器时，在空载和满负载之间任一负载情况下，都不应超过电压限值。

新标准阐述的这些新术语和定义既沿袭了原标准对交流安全特低电压的规定，又增加了对直流安全特低电压的内容，同时还对可触及的导电部件的电压值作了详细且严密的规定。上述这些要求，给许多照明电器尤其是LED控制装置和LED灯具的设计和检测重新划定了新的限值。

图2

3 安全标准主要的变化

新版IEC61347和IEC60598标准的主要变化如下:

3.1 独立式控制装置接地端子的要求

对于Ⅰ类独立式控制装置，当其与灯腔分离并通过导线连接工作时，允许灯腔的接地通过该控制装置内的通道来实现，但是该控制装置接地输出端子的符号见图3。

在这一前提下，接地端子输入和输出之间3种情况的导体应经受以下试验:

图3

(1) 如果经由印刷线路板的敷铜线路条提供保护接地的(蓝色路径)，接地端子与每一可以触及的金属件之间应通以25A交流电流1分钟，以考核敷铜线路条在模拟的短路电流下是否因过载而发生冒烟和着火现象，试验后，接地电阻应不超过0.5 Ω。典型的例子是可触及的外壳——敷铜线路条——接地端的的结构(见图4)。

(2) 如果是采用环路或通过式导线连接的接地(黑色路径)，应符合IEC 60598－1，5.3.1.1和第7章要求，连接导线的最小线径为1.5mm2以及还有接地端子/材料/连接/紧固锁定等要求，接地电阻≤0.5 Ω。

(3) 如果接地是通过外壳连接的(红色路径)，要求同上述(2)。

图4

对于内装式控制装置，允许内装式控制装置通过安装在灯具的接地金属上来接地，不允许灯具或其他装置通过内装式控制装置来接地。

3.2 防触电(电击)要求

SELV控制装置可以在该线路中有两个可触及的导电部件见图5，但应满足下面条件:

(1) 在带负载时额定输出电压不超过25 V交流有效值或无纹波的60 V直流。

(2) 如果电压超过25 V交流有效值或无纹波的60 V直流，则按照IEC 60598－1附录G的要求进行测量，接触电流不应超过交流0.7 mA(峰值)和/或直流2.0 mA，并且无负载输出电压不超过35 V有效值或无纹波的60 V直流对应的峰值电压的限值。

(3) 如果电压或电流超过上述给出值，SELV线路中至少一个导电部件应用绝缘隔离，该绝缘能承受500V有效值历时1min的试验电压。

—对于非普通灯具，标称电压不超过12V有效值或30 V无波纹直流。

3.3 绝缘电阻与电气强度

绝缘电阻部分没有变化，即基本绝缘和附加绝缘的绝缘电阻≥2MΩ，双重或加强绝缘的绝缘电阻≥4MΩ。但是，对于初级和次级线路之间的绝缘应≥5 MΩ。

电气强度的要求见表1，表格中括号内的数据是旧标准的耐压值，从电气强度的新、旧指标看，附加绝缘和双重或加强绝缘的电气强度有明显的降低。

图5

表1 电气强度的要求

3.4 爬电距离和电气间隙

新版标准在爬电距离和电气间隙方面有较大的放宽，表2中的要求栏中带下划线的限值都是修改后的放宽数据，其中常用的250V列中，括号内的限值是旧标准中的爬电距离和电气间隙限值，而新版标准的限值是带下划线的放宽数据。

表2 交流50 Hz/60 Hz正弦电压下的最小距离

3.5 照明电器安规标准变化的小结

从照明电器安规标准变化看，有两个明显的特点:

(1) 安全要求有明显的降低，这主要是因为过高的安规要求势必引起LED模组与散热器贴合的热阻变大，造成LED光效降低，光衰加快。适当降低安规要求既有利于LED模组的光效和光衰指标，也能符合起码的安全要求。

(2) IEC61347/GB19510系列标准和IEC60598/GB7000系列标准在上述方面的要求更加趋向于一致，这将使控制装置与灯具配合方面不会产生相互矛盾的情况。

值得指出的是，上述标准的这些变化，在国际上已经实施，但是我们国标的现行版本还没有更新，所以，我们的设计和制造人员应该有针对性地分别对待。

4 性能方面的改变

图6是较早时候美国能源之星对LED灯具得出的验证结果。从该图中可以看出当TMP点的温度为74℃时，其6000h的光通维持率为91.79%，对应的L70的使用寿命为1.5万小时。当TMP点的温度为63℃时，其6000h的光通维持率为94.18%，对应的L70的使用寿命为3.57万小时。

尽管这一利用TMP点的温度与光衰的关系曲线对寿命推算的置信度还不高且有一些争论，(美国能源之星最新的进一步的验证结论已完善了这一推算)但LED照明产品的光衰和寿命与PN结工作结温紧密相关是不容置疑的。

图6

4.1 TMP与TP点标注要求的来源和意义

美国能源之星要求LED模组的制造商对其制造的LED模组，需给出标注的TMP点的温度在55℃、85℃以及处于这两点之间的预期使用温度时的TMP点的温度与光衰的关系曲线。

LED模组的封装工序是一个自动化程度很高的工序，所以LED模组可以接触的外表面比较容易找到其温度与结温具有稳定的函数关系TMP点见图7。TMP点的标注温度是根据6000h光衰和寿命的关系，让LED模组在预期的驱动电流下并把结温控制在预期使用寿命对应温度的点上时，同时测量PN结的结温和Tp点的温度，得到他们的相互函数关系的前提下才能标注的。TMP点的标注温度应该由LED封装企业或有能力的实验室根据预期的工作条件测量后提供。

TMP点温度标注的意义在于，对于企业来讲，基本都不具备测量LED结温的能力，但是大多具备测量TMP点温度的能力。企业根据上述的要求获得正确的TMP点温度和光衰曲线资料的LED模块后，设计人员可根据灯具的结构，设计合适的散热器，以保证LED灯具在Ta的环境和正常使用的条件下，连续工作达到热平衡时，灯具内LED模块的TMP点的实测温度不高于其标注温度，那么，该灯具就基本能达到预期的光衰和使用寿命。

受美国能源之星的影响，欧盟新发布的灯具的性能标准中也引出了Tp点概念，但是其本质上的含义与TMP类同。

图7

4.2 TMP点不仅是一个标注值，更重要的是具有承前启后的作用

了解了TMP与Tp点标注要求和意义后，不难看出TMP点不仅是一个标注值，更重要的是对于LED模组的制造商和LED灯具的制造商来说具有承前启后的作用。在评估该LED灯具的性能指标时，灯具进行热试验时，只要测量Tp点温度不超过其标称值，就认为该灯具基本能达到其设计的预期使用寿命。可惜到目前为止，各工程发标方都没有按照这一北美和欧洲已使用的方法对工程用LED灯具进行评估。

5 结束语

以人为本的高效节能LED照明除了满足以上保证人们生命财产安全的安规要求及体现照明使用功能的性能要求(光效、色温、显色指数、使用寿命等)外，还应该符合各项EMC(谐波、传导和辐射骚扰、抗扰度)及照明设计要求(照度、照度均匀度和亮度、亮度均匀度;满足眩光限值的前提下，每平方米的照明功率密度w/m2。这是最终的衡量节能程度的指标)。

只有全面符合各项标准的高效LED产品，才是有前途的发展方向。

［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．