LED控制裝置標(biāo)準(zhǔn)主要安全要求解析

1、LED控制裝置標(biāo)準(zhǔn)主要安全要求解析 · 導(dǎo)讀: LED在開始工作時(shí)，不需要預(yù)熱和觸發(fā)脈沖；在正常工作時(shí)，可以在特低安全電壓下工作，這些都是LED較其它氣體放電光源來說獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了充分利用LED的這些優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的LED控制裝置是保證照明LED的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮的重要工作。 o LED控制   · LED在開始工作時(shí)，不需要預(yù)熱和觸發(fā)脈沖；在正常工作時(shí)，可以在特低安全電壓下工作，這些都是LED較其它氣體放電光源來說獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了充分利用LED的這些優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的LED控制裝置是保證照明LED的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮的重要工作。在進(jìn)行LED控制裝

2、置的設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)GB19510.14/IEC61347-2-13標(biāo)準(zhǔn)中6章的分類要求，確定所設(shè)計(jì)的LED控制裝置的類別。（一）LED控制裝置的分類及適用場(chǎng)合1、自耦式控制裝置LED自耦式控制裝置是指其內(nèi)部輸出電路與電源電路有內(nèi)在連接的一種控制裝置（例如通過電容、電感限流等電路）。這種控制裝置的輸出電壓雖然也可以做到與安全特低輸出電壓相同的電壓水平，但是由于其內(nèi)部的非隔離輸出特性，所以盡管兩個(gè)輸出端子之間的電壓值符合安全特低輸出電壓的要求，但每一輸出端子的對(duì)地電壓卻不可能在各種使用場(chǎng)合滿足安全特低電壓（SELV）的要求。此類控制裝置不屬于SELV標(biāo)志的LED控制裝置，其輸入、輸出端子與可以

3、觸及的外部金屬之間，對(duì)內(nèi)裝式控制裝置，其防觸電保護(hù)起碼達(dá)到基本絕緣的要求；對(duì)于獨(dú)立安裝式控制裝置，則應(yīng)達(dá)到類或類的防觸電保護(hù)要求。適用范圍：此類控制裝置由于內(nèi)部沒有采用隔離措施，所以其轉(zhuǎn)換效率相對(duì)高一些，一般適用于對(duì)輸出電壓不需要達(dá)到SELV的場(chǎng)合和（或）燈具附加防觸電保護(hù)較充分的場(chǎng)合。2、等效安全特低電壓或隔離式控制裝置此類LED控制裝置就其防觸電功能來說，整體上可看作為初級(jí)/次級(jí)之間具有雙重或加強(qiáng)絕緣功能的隔離變壓器。在其內(nèi)部的輸出電路與電源電路之間（包括印制線路板上的電路和元件之間以及隔離變壓器內(nèi)部），對(duì)不高于250V電壓的電源網(wǎng)絡(luò)（1）其爬電距離和電氣間隙應(yīng)不小于67mm（根據(jù)污染等級(jí)

4、不同）。（2）輸入端在額定電源電壓下時(shí)，其輸出電壓應(yīng)不高于SELV電壓的限值（有效值50V）。如果帶額定負(fù)載時(shí)，最大輸出電壓應(yīng)25V（有效值），空載輸出電壓33V（有效值）并且峰值33√2V時(shí)，輸出端子可外露。（3）輸出端子和電源電路之間。為了EMC防護(hù)或控制要求所跨接雙重或加強(qiáng)絕緣的電容器應(yīng)是Y1電容或兩個(gè)串聯(lián)的且參數(shù)相同的Y2電容。適用范圍：此類控制裝置應(yīng)安裝在燈具或具有類似防護(hù)功能的殼體內(nèi)，但是在滿足上述有關(guān)條件時(shí)，輸出端子可以沒有防觸電保護(hù)，可外露。3、獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置除了應(yīng)滿足上述“等效安全特低電壓或隔離式控制裝置”的要求外，還

5、需滿足下述要求：（1）標(biāo)志獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置在產(chǎn)品標(biāo)志上有下列獨(dú)特之處：ta -因?yàn)槭仟?dú)立安裝方式，所以可以理解成是燈具的電器箱部分，按燈具要求，應(yīng)有工作時(shí)最大環(huán)境溫度標(biāo)志ta值，如不標(biāo)，則默認(rèn)為ta=25。-表示該控制裝置屬于安全隔離式。F-表示該控制裝置失效（內(nèi)部短路）時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)不發(fā)生安全性故障的功能。-表示該控制裝置輸出端不具有耐短路保護(hù)的功能。-表示該控制裝置輸出端具有耐短路保護(hù)的功能。（2）控制裝置內(nèi)部及支撐件的發(fā)熱限值LED控制裝置在聲稱的ta環(huán)境溫度和1.06倍的額定電源條件下正常工作，其變壓器繞組溫度應(yīng)不超 過表1.   &#

6、160;    （3）控制裝置在短路或過載狀態(tài)下最大溫升值的限值LED控制裝置在額定電源電壓的0.941.06倍處于短路或過載狀態(tài)下最大溫升值不得超過表2.（4）控制裝置的磁芯和繞組的周期試驗(yàn)獨(dú)立式安全特低電壓LED控制裝置的變壓器（包括磁芯和繞組）要進(jìn)行指定對(duì)應(yīng)溫度下的加熱-潮態(tài)試驗(yàn)-振動(dòng)-絕緣和耐壓的10個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品為3個(gè)，10個(gè)周期試驗(yàn)完成后，只允許其中一個(gè)樣品可發(fā)生繞組內(nèi)部的短路情況，但不允許出現(xiàn)繞組對(duì)磁芯以及各繞組之間的擊穿情況。適用范圍：獨(dú)立式安全特低電壓LED控制裝置適用于沒有燈具附加防護(hù)的場(chǎng)合，如果具有合適的IP（防塵防水）等級(jí)，也可以直接

7、安裝在室外。此類控制裝置一般可作為類燈具的電器箱部分，直接與類燈具配合使用。如果其輸出電壓控制在12V時(shí)，可供游泳池和戲水池（普通人和燈具同在水中的情況）用燈具直接使用。（二）調(diào)光調(diào)光是滿足人們對(duì)各時(shí)間段內(nèi)的不同照明需求的重要功能。各類人造光源的調(diào)光特性簡(jiǎn)述如下：1、各類熒光燈以及所配備的調(diào)光電子鎮(zhèn)流器一般應(yīng)在滿功率位置上啟動(dòng)熒光燈，否則將會(huì)造成燈不易啟動(dòng)或明顯損害燈的壽命。另外，當(dāng)熒光燈輸出功率由強(qiáng)到弱調(diào)整時(shí)，燈電弧電流的減小會(huì)造成的燈陰極溫度的下降，使燈陰極達(dá)不到電子逸出功的溫度（1000K1100K），只有在電弧電流下調(diào)的同時(shí)相應(yīng)加大燈絲電流才能避免燈陰極溫度太低而造成的燈壽命下降。盡管

8、這樣，由于燈低氣壓放電燈的負(fù)阻特性，當(dāng)熒光燈功率下調(diào)時(shí)，燈管的電壓將明顯升高，當(dāng)燈管處于很小功率輸出時(shí)，燈管電壓的大幅上升將使系統(tǒng)不能正常穩(wěn)定地工作，所以各類低氣壓放電熒光燈調(diào)光范圍一般只能在20%100%范圍，并且隨著燈功率的下降，系統(tǒng)效率也明顯下降，而且一般還不能保證小功率輸出時(shí)不損害燈的壽命。2、各類高強(qiáng)度氣體放電燈（高壓鈉燈，石英金鹵燈，陶瓷金鹵燈等）簡(jiǎn)稱HID以及所配合的電子鎮(zhèn)流器一般也需在滿功率位置上啟動(dòng)，另外當(dāng)燈的工作狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)才適合調(diào)光。當(dāng)HID燈的功率下降時(shí)，電弧管內(nèi)的氣壓也隨之下降，燈的效率也會(huì)隨之下降，所以HID燈的調(diào)光范圍基本控制在50%100%范圍內(nèi)，否則將使HID燈

9、在低功率輸出時(shí)，系統(tǒng)效率大大下降。尤其是石英管芯的金鹵燈，當(dāng)其電弧功率下降時(shí)，電弧管內(nèi)的氣壓也明顯下降，這將明顯造成汞放電的紫外成份增大，使光輸出成份中的紫外分量超標(biāo)，此時(shí)如果沒有燈具相應(yīng)的防護(hù)措施，必將明顯造成對(duì)被照射的人和物的紫外危害。3、在迄今為止的各類人造光源中，LED是最適合于在調(diào)光狀態(tài)下工作的，其寬廣的動(dòng)態(tài)工作范圍只要求控制流過其的工作電流就能方便地并且在不損害其壽命的前提下實(shí)現(xiàn)0100%的調(diào)光。另外，LED也是各類人造光源中，唯一具有與控制電路配合且當(dāng)輸出功率減小時(shí)，光效反而升高的產(chǎn)品。LED這種優(yōu)良的調(diào)光特性，使人們都躍躍欲試地想嘗試制造各種具有調(diào)光功能的LED控制裝置來實(shí)現(xiàn)調(diào)

10、光。但在調(diào)光LED控制裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意LED控制裝置中控制電路與主電路的隔離絕緣問題。一般的具有調(diào)光功能的LED控制裝置，在其控制端都采用一個(gè)低壓直流電壓源（一般為010V）來實(shí)現(xiàn)控制（外接一個(gè)調(diào)光電位器本質(zhì)上也是利用控制裝置的內(nèi)部電路，實(shí)現(xiàn)調(diào)整直流電壓來控制調(diào)光的功能）?？萍嫉倪M(jìn)步使人們都廣泛采用電腦及相應(yīng)的配套電路來實(shí)現(xiàn)調(diào)光的自動(dòng)化，如果我們采用各種晝光、紅外、聲控等感應(yīng)器再配有智能化的電腦控制網(wǎng)絡(luò)，把電腦端口直接連接到LED控制裝置的控制端就能實(shí)現(xiàn)既有舒適照明，又能自動(dòng)節(jié)電的效果，這將是LED照明發(fā)展的一個(gè)重要方向，但這一系統(tǒng)中，如果控制裝置內(nèi)部的電源電路和控制電路發(fā)生電連接或擊穿

11、，將會(huì)使電源電壓“竄入”到低壓控制系統(tǒng)中，這將嚴(yán)重危及人們的防觸電安全性。為此，國際國內(nèi)有關(guān)燈的控制裝置標(biāo)準(zhǔn)中特別規(guī)定了“控制端子與電源電路之間起碼具有基本絕緣，當(dāng)控制端子聲稱能直接連接安全特低控制電壓（SELV）時(shí)，則控制裝置內(nèi)控制電路與電源電路之間應(yīng)具有強(qiáng)化絕緣功能”.這意味著，具有調(diào)光功能的LED的控制裝置，其內(nèi)部控制電路與電源電路之間在線路板上、元器件之間以及具有隔離作用的變壓器內(nèi)部的爬電距離、電氣間隙、抗電強(qiáng)度都要達(dá)到基本絕緣或強(qiáng)化絕緣的指標(biāo)要求。在這一方面，采用光電隅合器和合適的隔離變壓器是解決這一問題的較好方案。注：作為強(qiáng)化絕緣的變壓器內(nèi)隔板或光電隅合器的光/電器件間的絕緣物質(zhì)厚

12、度應(yīng)0.4mm.（三）LED控制裝置雷電防護(hù)方面的問題圖1是LED的道路燈具采用的一個(gè)LED控制裝置（驅(qū)動(dòng)電路）的電路圖，在目前LED道路燈具中80%左右都采用這一電路。這一電路在電磁兼容的功能方面，采用了有源功率因數(shù)校正電路和共模、差模濾波電路，所以其諧波和電源端子干擾（EMI）等指標(biāo)都能可靠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。但在兼顧安全和防雷電干擾方面卻存在明顯的缺陷。1、雷電的差模干擾、防護(hù)要求和對(duì)策我們知道雷電發(fā)生時(shí)，會(huì)向空中發(fā)射一個(gè)廣譜的無線電波，這一電波被架空的電源線接受，由于我國的三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)是采用的零線接地的極性電源供電方式，這就造成了每一單相供電線路在接受感應(yīng)的雷電脈沖電壓信號(hào)時(shí)，會(huì)因?yàn)閮?/p>

13、根供電線路對(duì)地泄放回路的阻抗不同而使兩根導(dǎo)線之間產(chǎn)生一個(gè)差模（即輸入兩根電極之間）的雷電脈沖電壓干擾信號(hào)，這一差模干擾信號(hào)在到達(dá)整流二極管時(shí)，只要高于二極管的最高反向耐壓，整流電路就會(huì)被瞬時(shí)擊穿損壞。在電路中，EMI防護(hù)的LC電路對(duì)雷電感應(yīng)信號(hào)稍有一些削弱的作用，但主要是依靠并聯(lián)在電路輸入端的壓敏電阻（圖中MOV1和MOV4）來防護(hù)雷電感應(yīng)的差模干擾?？刂蒲b置對(duì)差模防雷電感應(yīng)的需求是，壓敏電阻在正常工作時(shí)應(yīng)處于高阻狀態(tài)，當(dāng)差模雷電信號(hào)到來時(shí)，削弱這一信號(hào)的幅值使雷電信號(hào)小于整流二極管的最大反向耐壓，這一電路在這一方面顯然是比較成功的。2、雷電的共模干擾防護(hù)需求及對(duì)策雷電發(fā)射的無線電波在被架空的

14、電源線接收后，因?yàn)槊恳粚?dǎo)線對(duì)瞬時(shí)感應(yīng)的雷電信號(hào)泄放回路都存在一個(gè)阻抗，所以同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)兩極對(duì)地之間的共模干擾信號(hào)，電路圖中采用MOV2、MOV3和RAI組成的對(duì)地泄放回路來解決這一問題。當(dāng)共模的雷電感應(yīng)信號(hào)在500600V時(shí)，壓敏電阻和防雷管動(dòng)作，把雷電感應(yīng)信號(hào)幅值削低。單純從雷電防護(hù)角度講這一電路是可行的，但由于這一電路的存在，卻破壞了整個(gè)控制裝置的基本絕緣和防觸電要求。眾所周知，電器中的接地端子在通電工作時(shí)都是能被觸及的，在防觸電指標(biāo)方面，都是采用雙重保險(xiǎn)的方法，例如防觸電保護(hù)類的燈具，是由基本絕緣加外部可觸及金屬的接地來實(shí)現(xiàn)雙重保險(xiǎn)。這樣當(dāng)外部接地連接線被斷開時(shí)，還有基本絕緣作為保障，

15、在這一電路中對(duì)于輸入電路與接地端子之間連接的元件，實(shí)際是“跨接”了基本絕緣，對(duì)于這種跨接基本絕緣的元件或組合件，在GB19510.14/IEC61347-2-13（LED控制裝置的安全要求）標(biāo)準(zhǔn)及引用的GB8898/IEC60065標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格的要求，規(guī)定跨接基本絕緣的電容應(yīng)是Y2電容，其直流或峰值耐壓可達(dá)6KV,規(guī)定跨接強(qiáng)化絕緣的電容應(yīng)是Y1電容，其直流或峰值耐壓可達(dá)8KV,以做到萬無一失。從圖中可看出，在EMI的防護(hù)電路中，以及輸入/輸出的隔離方面，都采用了Y1電容和光電隅合器，這是符合要求的，但同樣是跨接基本絕緣的MOV2、MOV3和RAI組成的防雷電路，則根本不符合作為跨接基本絕緣的元

16、件要求，對(duì)于跨接基本絕緣的組合件，應(yīng)經(jīng)得起基本絕緣所要求的介電強(qiáng)度，而該電路中采用的防雷管RAI顯然不能達(dá)到這一要求，當(dāng)防雷管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)壓敏電阻就變成直接跨接基本絕緣的電阻，對(duì)于此類電阻，GB8898/IEC60065標(biāo)準(zhǔn)14.1中有明確規(guī)定，“電阻的阻值在過載時(shí)應(yīng)足夠穩(wěn)定，并且電阻上應(yīng)明顯看得出（或可確定），其兩個(gè)電極之間的電氣間隙應(yīng)3mm,從上述這兩條要求來看”,壓敏電阻在過載時(shí)阻值驟變并且兩個(gè)電極之間的電氣間隙不到3mm,顯然不符合這些要求。LED控制裝置共模防感應(yīng)雷電的需求是，因?yàn)殡娐罚ɑ径荚赑CB板上）與殼之間應(yīng)具備基本絕緣，所以在基本絕緣的介電強(qiáng)度閥值（2U+1000V

17、,基本為1440V）下，是其自身能抵抗的，不需要防感應(yīng)雷電電路過早地起作用， 防感應(yīng)雷電電路過早地起作用降低了基本絕緣的抗電抗度要求，從理論上講，防感應(yīng)雷電電路的動(dòng)作閥值應(yīng)在2U+1000V以上才起作用。在實(shí)際應(yīng)用中，控制裝置線路板及各元件與殼之間的電氣間隙應(yīng)保持在3mm以上，在外殼較薄易形變的位置及電氣間隙可能變化的場(chǎng)合還應(yīng)加有抗電強(qiáng)度達(dá)3000V以上的絕緣內(nèi)襯（聚酯薄膜），使LED控制裝置的抗電強(qiáng)度能可靠達(dá)2200V（有效值）以上。而把防雷電感應(yīng)器件的動(dòng)作閥值控制在2500V（峰值）左右，即基本絕緣能力和防感應(yīng)雷電的動(dòng)作閥值有一個(gè)交叉的區(qū)域，這樣就能保證LED控制裝置既具有良好的防感應(yīng)雷電

18、的功能，又具有完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的抗電強(qiáng)度及防觸電特性。人類的防雷電的能力是有限的，只能基本防止感應(yīng)雷電對(duì)LED控制裝置的破壞作用，而如果是雷電直接擊中，是無法防止其損壞的。· （四）各類LED控制電路的區(qū)分及對(duì)應(yīng)適用的安全標(biāo)準(zhǔn)在GB19510.14/IEC61347-2-13標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前，LED控制裝置采用的安全標(biāo)準(zhǔn)有GB19510.12/IEC61347-2-11標(biāo)準(zhǔn)，也有采用IEC61347-2-2標(biāo)準(zhǔn)的，目前GB 19510.14/IEC61347-2-13標(biāo)準(zhǔn)已頒布，所以對(duì)照明用LED的控制裝置，按照IEC61347系列標(biāo)準(zhǔn)的含義，應(yīng)按如下原則選用對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：（1）僅具有恒壓輸