浅谈灯具中LED模组的要求

郑晓亮

【摘要】随着LED技术的不断发展，越来越多的LED灯具产品进入到市场。作为一个新型的产品，产品中的部分LED模组并不符合标准的要求。本文根据我国现行的灯具强制性标准GB7000.1-2007《灯具 第一部分：一般要求与试验》中的相关规定，简单的分析LED模组在灯具中最基本要求。

【关键词】LED模组；绝缘电阻和电气强度；爬电距离和电气间隙

LED模组要符合绝缘电阻和电气强度的要求。LED模组的绝缘电阻和电气强度测试与其防触电类型和工作电压有关。灯具按照防触电保护型式分类可分为I 类、II 类和III 类。目前大部分的LED模组是以直流供电，需要与之参数相匹配的LED控制装置驱动才能正常工作。为了研究方便，本文将LED控制装置分为SELV控制装置和非SELV控制装置进行讨论。

I 类、II 类灯具使用输出电压为安全特低电压SELV（safety extra low voltage）的LED控制装置，安全特低电压是电路中与电网电源隔离的 ELV，该隔离至少达到 IEC 61558-2-6安全隔离变压器一次电路与二次电路间的绝缘或与其等效的绝缘。一次电路脉冲电压可以得到有效隔离，所以LED模组绝缘电阻和电气强度考核则按照以下要求进行测试，LED模组的输入端和金属外壳之间使用的直流电压为100V测量其绝缘电阻值，测试结果不能小于1MΩ。电气强度使用交流电压为500V测量，试验过程不能发生闪络或者击穿。绝缘电阻和电气强度试验要求灯具在空气相对湿度在91%～95%、温度为20℃～30℃潮湿箱中放置48小时后进行试验，测试时间均为1min。如果LED模组直接设计成III 类灯具的部件，LED模组同样也是依据上述要求进行绝缘电阻和电气强度试验。

I 类、II 类灯具使用输出电压为安全特低电压非SELV的LED控制装置，那LED模组绝缘电阻缘和电气强度要求比SELV要求高。绝电阻和电气强度试验的预处理和测试时间都是相同的。LED模组绝缘电阻和电气强度考核则按照以下要求进行测试，LED模组的输入端和金属外壳之间使用的直流电压为500V测量其绝缘电阻值，I类灯具产品LED模组绝缘电阻值不能小于2MΩ，II类灯具产品LED模组绝缘电阻值不能小于4MΩ。I类灯具产品LED模组电气强度测试，在LED模组的输入端和金属外壳之间施加2U+1000V的交流电压，II类灯具产品LED模组电气强度测试，在LED模组的输入端和金属外壳之间施加4U+2750V的交流电压，其中U是指LED控制装置输出最大电压，试验过程不能发生闪络或者击穿。

从绝缘电阻和电气强度试验要求对比，同一个LED模组选择电压输出为SELV或者非SELV的LED控制装置进行配合使用要求是不同的，非SELV的LED控制装置电路中的LED模组要求更加严酷。按照目前LED模组的设计和工艺水平，还是有很大一部分的模组并不能经受I 类、II 类绝缘电阻和电气强度的要求。LED模组上的焊接点与铝基板比较靠近，是绝缘电阻和电气强度不能通过测试的常见原因。这种情况只要通过合理设计电路板的线路，控制好带电部件与铝基板的距离可以消除这个问题。而带电部件与铝基板之间的绝缘等级达不到要求则依赖于绝缘材料和工艺的提升。灯具设计中更多的是采用电压输出为SELV的LED控制装置作为LED模组的驱动。由于电压输出为SELV的LED控制装置价格比较昂贵，随着LED模组的制作工艺进步，绝缘等级提高，即将出版GB7000-201X的标准中对电气强度要求的降低，将会有越来越多的产品采用较廉价电压输出为非SELV的LED控制装置。

LED模组也要符合灯具的爬电距离和电气间隙。灯具的出厂检验中并不要求测试爬电距离和电气间隙，所以设计人员经常会忽视。LED模组的爬电距离和电气间隙与灯具的污染等级、材料的耐起痕指数、工作电压和防触电等级有关。

室内灯具例如吸顶灯、吊灯、台灯、筒灯等防护等级通常为IP20。防护等级为IP20的I 类、II 类灯具中LED模组正负极间的爬电距离和电气间隙应设计不小于表1基本绝缘的爬电距离和电气间隙数值。I 类灯具中的LED模组正负极与可触及的金属外壳的爬电距离和电气间隙同样应设计不小于表1基本绝缘的爬电距离和电气间隙数值。 II 类灯具中的LED模组正负极与可触及的金属外壳的爬电距离和电气间隙应设计不小于表1加强绝缘的爬电距离和电气间隙数值。

表1 普通灯具交流（50/60Hz）正弦电压的最小距离（同GB7000.1-2007表11.1）

户外的灯具例如路灯、隧道灯、投光灯、洗墙灯等防护等级都是IPX1或者以上，那么安装到此类灯具中的LED模组的爬电距离和电气间隙要求提高。I 类、II 类灯具中LED模组正负极间的爬电距离和电气间隙应设计不小于表2基本绝缘的爬电距离和电气间隙数值。I 类灯具中的LED模组正负极与可触及的金属外壳的爬电距离和电气间隙同样应设计不小于表2基本绝缘的爬电距离和电气间隙数值。 II 类灯具中的LED模组正负极与可触及的金属外壳的爬电距离和电气间隙应设计不小于表2加强绝缘的爬电距离和电气间隙数值。

表2 IPX1或者以上灯具交流（50/60Hz）正弦电压的最小距离（同GB7000.1-2007表11.2）

对比表1和表2中同一电压、同一绝缘类型，防护等级IPX1或者以上灯具的爬电距离和电气间隙要求相对比较高，而LED模组设计时没有充分考虑到这个要求，会导致产品不合格。爬电距离和电气间隙是在产品设计阶段确定，一旦不符合要求标准要求，后期的产品整改只能是重新修改LED模组设计，整个成本是比较高昂。即将出版GB7000-201X的标准中对爬电距离和电气间隙要求有些參数降低，LED模组的设计有了更大的选择空间。

从绝缘电阻和电气强度、爬电距离和电气间隙要求看，同一个LED模组在不同的防触电类型、防护等级和工作电压产品中要求是不同的，根据灯具的设计选择合适的LED模组。

参考文献：

[1]GB 7000.1-2007 灯具 第1部分 一般要求与试验

[2]GB 7000.1-201X 灯具 第1部分 一般要求与试验（报备稿）

[3]IEC 60598-1-2014 Luminaires -- Part 1： General requirements and tests

[4]GB/T 16935.1-2008 低压系统内设备的绝缘配合 第1部分：原理、要求和试验

[5]GB 19510.1-2009 灯的控制装置 第1部分：一般要求和安全要求

[6]GB 19510.14-2009 灯的控制装置 第14部分：led模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求