LED日光燈常見(jiàn)安規問(wèn)題詳解
2015-09-22 15:32:39 admin
LED日光燈常見(jiàn)安規問(wèn)題詳解 案件概況：
目前，LED應用于日常照明越來(lái)越普及，從戶(hù)外照明到室內照明，都能看到LED照明產(chǎn)品的足跡。隨著(zhù)LED成本的下降，LED照明產(chǎn)品也不再局限于道路照明燈具，市場(chǎng)上開(kāi)始更多的出現LED自鎮流燈、LED日光燈等符合大眾購買(mǎi)能力的LED產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品的設計參考自鎮流熒光燈、雙端熒光燈的結構，可方便直接安裝在傳統家居燈具上，不會(huì )給民眾增添額外的燈具購買(mǎi)成本。由于LED產(chǎn)品推陳出新的速度比較快，很多LED產(chǎn)品到現在都沒(méi)有相應的安全標準可循，使用傳統照明光源的安全標準去考核已然不全面，也不適合，這就會(huì )導致許多LED產(chǎn)品在安全設計上存在不合格的問(wèn)題，影響LED產(chǎn)品的安全質(zhì)量。 目前常見(jiàn)的LED日光燈，外型尺寸上基本參照T8、T10的日光燈進(jìn)行設計，不同的地方主要在于光源使用材料不同，LED日光燈有內置電源(也不排除有些設計成電源外置)而傳統雙端熒光燈靠外置鎮流器激發(fā)。從電氣角度看，LED日光燈既是光源，又極似燈具，它既要符合雙端熒光燈安全標準GB 18774-2002中對燈頭部分尺寸和耐熱、耐火的要求，也需要滿(mǎn)足燈具標準GB7000.1-2007標準和GB19510.1-2009標準中對整燈以及內置LED驅動(dòng)電源關(guān)于結構、內部線(xiàn)、爬電距離和電氣間隙、絕緣和電氣強度、耐熱、耐火等方面的要求。 本文將結合GB18774-2002與GB7000.1-2007兩個(gè)標準的內容，從結構、內部接線(xiàn)、防觸電保護、絕緣電阻和電氣強度、爬電距離和電氣間隙、耐熱和耐火這幾個(gè)方面分析LED日光燈可能存在的安全問(wèn)題。 一、結構方面 LED日光燈容易出現問(wèn)題的是燈頭、螺釘、基本絕緣與可觸及金屬件的接觸這三個(gè)地方。燈頭需要符合GB18774-2002規定的扭矩試驗和GB2799-2001規定的尺寸要求。其中，GB18774-2002規定的扭矩試驗要求高溫試驗前后都須符合該標準2.3.1條款的規定，即扭矩試驗施加時(shí)，燈頭各部件之間的轉動(dòng)不超過(guò)6°。燈頭施加的高溫條件為(125±5)℃，加熱時(shí)間為(2000±50)h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：(140±5)℃。高溫條件和持續時(shí)間對于燈頭使用塑料材料的LED日光燈的考核比較嚴酷，使用耐熱性不大好的塑料燈頭，在施加這么長(cháng)時(shí)間的高溫條件后，很可能塑料件就已經(jīng)軟化。若使用金屬燈頭，相對而言，較容易滿(mǎn)足這個(gè)試驗條件，但也需考慮到金屬燈頭與LED日光燈燈體之間的連接牢靠程度以及爬電距離和電氣間隙等。 LED日光燈燈頭處螺釘主要起著(zhù)燈頭與燈體之間的連接與固定作用。目前，常見(jiàn)的LED日光燈燈頭處的螺釘直徑是小于3mm的，而根據GB 7000.1的規定，這類(lèi)螺釘需要旋入金屬。目前常見(jiàn)的做法是，LED日光燈使用鋁外殼，而這個(gè)螺釘直接旋入金屬外殼，這樣也可以滿(mǎn)足要求。但由此產(chǎn)生的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是，螺釘在旋入金屬外殼后，螺釘與燈頭帶電金屬件之間靠的太近，容易導致爬電距離和電氣間隙不合格。 LED日光燈內部接線(xiàn)主要用于連接燈頭插銷(xiāo)與內置電源的輸入和輸出，內置電源與鋁外殼之間通過(guò)套管隔離開(kāi)。根據GB7000.1的規定，內部帶電部件與可觸及金屬件之間的絕緣須滿(mǎn)足雙重絕緣或者加強絕緣。這就要求套管的絕緣需要滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。 二、內部接線(xiàn) 根據GB7000.1標準的要求，LED日光燈使用的內部接線(xiàn)需要考核的地方主要是線(xiàn)徑和絕緣厚度，機械損傷，絕緣層受熱溫度，以及絕緣是否符合要求四個(gè)方面。一般而言，內部線(xiàn)在機械損傷的防護方面不會(huì )有問(wèn)題，主要問(wèn)題會(huì )出在其他三個(gè)方面。按照GB7000.1標準的要求，正常電流低于2A(一般LED日光燈的工作電流不會(huì )超過(guò)2A)時(shí)，內部導線(xiàn)的標稱(chēng)截面積不小于0.4mm2，絕緣層厚度不小于0.5mm。并且，從絕緣角度講，由于鋁殼屬于可觸及金屬部件，內部基本絕緣不能與鋁殼直接接觸，這就要求內部導線(xiàn)需為雙重絕緣線(xiàn)，除非有相關(guān)證書(shū)能證明導線(xiàn)的絕緣層能符合加強絕緣要求，這時(shí)內部線(xiàn)使用單層絕緣線(xiàn)也是可以的。但目前市場(chǎng)上LED日光燈使用的內部線(xiàn)很少同時(shí)考慮到截面積、絕緣層厚度和絕緣線(xiàn)等級的要求。 另外，內部導線(xiàn)在走線(xiàn)的時(shí)候，還需要注意避免導線(xiàn)與內部電源發(fā)熱較大的部件直接接觸，例如變壓器、濾波電感、橋堆、散熱片等，因為這些部件在LED日光燈工作時(shí)，溫度很有可能會(huì )超過(guò)內部導線(xiàn)絕緣材料的耐熱溫度值。內部導線(xiàn)走線(xiàn)時(shí)不接觸發(fā)熱較大的部件，能避免產(chǎn)生絕緣層局部過(guò)熱導致的絕緣層破損，產(chǎn)生漏電或者短路等安全問(wèn)題。
內部線(xiàn)使用單層絕緣線(xiàn)，并且線(xiàn)與可觸及金屬鋁外殼直接接觸 圖2 內部線(xiàn)在布線(xiàn)時(shí)，與發(fā)熱量大的變壓器、電感等接觸 三、防觸電保護 LED日光燈在防觸電保護方面，可能會(huì )出現不合格的情況一般有兩種，一是燈頭與燈體之間未可靠連接導致人手可直接拆下燈頭，從而導致試驗能直接觸及內部帶電部件;二是內部絕緣未做好，導致外殼漏電。 四、絕緣電阻和電氣強度 從電氣的分類(lèi)看，LED日光燈屬于II類(lèi)防電擊類(lèi)型，這就要求LED日光燈的輸入到可觸及件之間，以及輸入到安裝表面之間需要滿(mǎn)足加強絕緣級的絕緣電阻和抗電強度要求。目前很多LED日光燈在進(jìn)行絕緣電阻試驗時(shí)能通過(guò)，但抗電強度試驗通不過(guò)，主要是內置電源的變壓器選擇以及LED模塊鋁基板的安裝位置所導致。很多企業(yè)出于節約成本或者電源效率高的目的，選擇使用非隔離變壓器，這就會(huì )導致內置電源的輸入和輸出端之間不能滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。同時(shí)，由于在安裝時(shí)，LED模塊的鋁基板與金屬外殼直接接觸，這就導致輸入端到可觸及件之間的絕緣等級不能滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。 要滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求，可以選擇使用隔離變壓器將內置電源的輸入與輸出進(jìn)行電氣隔離，或者不使用金屬外殼，改用絕緣材料的外殼。但如果使用絕緣材料外殼的話(huà)，還需考慮前文所述的直徑小于3mm的螺釘需旋入金屬的問(wèn)題。 五、爬電距離和電氣間隙 LED日光燈在設計時(shí)，除了需要考慮燈頭帶電部件到可觸及件以及不同極性帶電部件之間的爬電距離和電氣間隙外，由于電源內置，所以?xún)炔框寗?dòng)電源還需滿(mǎn)足GB19510.14-2009標準中規定的爬電距離和電氣間隙的要求。 六、耐熱和耐火
對于耐熱和耐火試驗，GB18774-2002和GB7000.1-2007中的規定有一定差異，差異主要集中在LED日光燈使用的絕緣材料燈頭上。燈頭部位的絕緣材料屬于防觸電絕緣部件，也同時(shí)屬于固定帶電部件的絕緣材料。 GB18774-2002標準耐熱方面的要求是，燈頭施加高溫條件為(125±5)℃，加熱時(shí)間為168h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：(140±5)℃。試驗結束后，不能出現燈頭插腳松動(dòng)、發(fā)生破裂、鼓脹和皺縮，并且燈頭插腳與可觸及件之間的絕緣電阻不小于2MΩ，能承受抗電強度1500V(交流有效值)1分鐘。耐火方面，要求能經(jīng)受650℃灼熱絲試驗。 GB7000.1-2007標準對燈頭絕緣材料耐熱方面的要求是通過(guò)球壓試驗來(lái)考核的，球壓試驗溫度為該絕緣部件的最高工作溫度高25℃或者125℃，二者取最大值。試驗時(shí)間為1h，通過(guò)壓痕直徑是否大于2mm來(lái)判定是否合格。耐火方面，由于燈頭絕緣件既屬于防觸電絕緣件，有屬于固定帶電部件的絕緣件，所以需要同時(shí)進(jìn)行650℃灼熱絲和針焰試驗。 兩個(gè)標準考核方式各有其嚴酷的地方，目前也沒(méi)有標準出臺規定是按照哪種要求來(lái)對LED燈頭絕緣件考核。但歸根結底，還是要求廠(chǎng)家在選擇LED日光燈燈頭絕緣件時(shí)，要著(zhù)重考核該絕緣材料的耐熱和耐火性能。 從產(chǎn)品結構看，LED日光燈結合了雙端熒光燈和燈具的特征，在對LED日光燈進(jìn)行電氣安全考核時(shí)，需要綜合雙端熒光燈的安全標準，燈具的安全標準以及LED驅動(dòng)電源的安全標準，才能對產(chǎn)品進(jìn)行更全面、細化的電氣安全評估
目前，LED應用于日常照明越來(lái)越普及，從戶(hù)外照明到室內照明，都能看到LED照明產(chǎn)品的足跡。隨著(zhù)LED成本的下降，LED照明產(chǎn)品也不再局限于道路照明燈具，市場(chǎng)上開(kāi)始更多的出現LED自鎮流燈、LED日光燈等符合大眾購買(mǎi)能力的LED產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品的設計參考自鎮流熒光燈、雙端熒光燈的結構，可方便直接安裝在傳統家居燈具上，不會(huì )給民眾增添額外的燈具購買(mǎi)成本。由于LED產(chǎn)品推陳出新的速度比較快，很多LED產(chǎn)品到現在都沒(méi)有相應的安全標準可循，使用傳統照明光源的安全標準去考核已然不全面，也不適合，這就會(huì )導致許多LED產(chǎn)品在安全設計上存在不合格的問(wèn)題，影響LED產(chǎn)品的安全質(zhì)量。 目前常見(jiàn)的LED日光燈，外型尺寸上基本參照T8、T10的日光燈進(jìn)行設計，不同的地方主要在于光源使用材料不同，LED日光燈有內置電源(也不排除有些設計成電源外置)而傳統雙端熒光燈靠外置鎮流器激發(fā)。從電氣角度看，LED日光燈既是光源，又極似燈具，它既要符合雙端熒光燈安全標準GB 18774-2002中對燈頭部分尺寸和耐熱、耐火的要求，也需要滿(mǎn)足燈具標準GB7000.1-2007標準和GB19510.1-2009標準中對整燈以及內置LED驅動(dòng)電源關(guān)于結構、內部線(xiàn)、爬電距離和電氣間隙、絕緣和電氣強度、耐熱、耐火等方面的要求。 本文將結合GB18774-2002與GB7000.1-2007兩個(gè)標準的內容，從結構、內部接線(xiàn)、防觸電保護、絕緣電阻和電氣強度、爬電距離和電氣間隙、耐熱和耐火這幾個(gè)方面分析LED日光燈可能存在的安全問(wèn)題。 一、結構方面 LED日光燈容易出現問(wèn)題的是燈頭、螺釘、基本絕緣與可觸及金屬件的接觸這三個(gè)地方。燈頭需要符合GB18774-2002規定的扭矩試驗和GB2799-2001規定的尺寸要求。其中，GB18774-2002規定的扭矩試驗要求高溫試驗前后都須符合該標準2.3.1條款的規定，即扭矩試驗施加時(shí)，燈頭各部件之間的轉動(dòng)不超過(guò)6°。燈頭施加的高溫條件為(125±5)℃，加熱時(shí)間為(2000±50)h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：(140±5)℃。高溫條件和持續時(shí)間對于燈頭使用塑料材料的LED日光燈的考核比較嚴酷，使用耐熱性不大好的塑料燈頭，在施加這么長(cháng)時(shí)間的高溫條件后，很可能塑料件就已經(jīng)軟化。若使用金屬燈頭，相對而言，較容易滿(mǎn)足這個(gè)試驗條件，但也需考慮到金屬燈頭與LED日光燈燈體之間的連接牢靠程度以及爬電距離和電氣間隙等。 LED日光燈燈頭處螺釘主要起著(zhù)燈頭與燈體之間的連接與固定作用。目前，常見(jiàn)的LED日光燈燈頭處的螺釘直徑是小于3mm的，而根據GB 7000.1的規定，這類(lèi)螺釘需要旋入金屬。目前常見(jiàn)的做法是，LED日光燈使用鋁外殼，而這個(gè)螺釘直接旋入金屬外殼，這樣也可以滿(mǎn)足要求。但由此產(chǎn)生的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是，螺釘在旋入金屬外殼后，螺釘與燈頭帶電金屬件之間靠的太近，容易導致爬電距離和電氣間隙不合格。 LED日光燈內部接線(xiàn)主要用于連接燈頭插銷(xiāo)與內置電源的輸入和輸出，內置電源與鋁外殼之間通過(guò)套管隔離開(kāi)。根據GB7000.1的規定，內部帶電部件與可觸及金屬件之間的絕緣須滿(mǎn)足雙重絕緣或者加強絕緣。這就要求套管的絕緣需要滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。 二、內部接線(xiàn) 根據GB7000.1標準的要求，LED日光燈使用的內部接線(xiàn)需要考核的地方主要是線(xiàn)徑和絕緣厚度，機械損傷，絕緣層受熱溫度，以及絕緣是否符合要求四個(gè)方面。一般而言，內部線(xiàn)在機械損傷的防護方面不會(huì )有問(wèn)題，主要問(wèn)題會(huì )出在其他三個(gè)方面。按照GB7000.1標準的要求，正常電流低于2A(一般LED日光燈的工作電流不會(huì )超過(guò)2A)時(shí)，內部導線(xiàn)的標稱(chēng)截面積不小于0.4mm2，絕緣層厚度不小于0.5mm。并且，從絕緣角度講，由于鋁殼屬于可觸及金屬部件，內部基本絕緣不能與鋁殼直接接觸，這就要求內部導線(xiàn)需為雙重絕緣線(xiàn)，除非有相關(guān)證書(shū)能證明導線(xiàn)的絕緣層能符合加強絕緣要求，這時(shí)內部線(xiàn)使用單層絕緣線(xiàn)也是可以的。但目前市場(chǎng)上LED日光燈使用的內部線(xiàn)很少同時(shí)考慮到截面積、絕緣層厚度和絕緣線(xiàn)等級的要求。 另外，內部導線(xiàn)在走線(xiàn)的時(shí)候，還需要注意避免導線(xiàn)與內部電源發(fā)熱較大的部件直接接觸，例如變壓器、濾波電感、橋堆、散熱片等，因為這些部件在LED日光燈工作時(shí)，溫度很有可能會(huì )超過(guò)內部導線(xiàn)絕緣材料的耐熱溫度值。內部導線(xiàn)走線(xiàn)時(shí)不接觸發(fā)熱較大的部件，能避免產(chǎn)生絕緣層局部過(guò)熱導致的絕緣層破損，產(chǎn)生漏電或者短路等安全問(wèn)題。
內部線(xiàn)使用單層絕緣線(xiàn)，并且線(xiàn)與可觸及金屬鋁外殼直接接觸 圖2 內部線(xiàn)在布線(xiàn)時(shí)，與發(fā)熱量大的變壓器、電感等接觸 三、防觸電保護 LED日光燈在防觸電保護方面，可能會(huì )出現不合格的情況一般有兩種，一是燈頭與燈體之間未可靠連接導致人手可直接拆下燈頭，從而導致試驗能直接觸及內部帶電部件;二是內部絕緣未做好，導致外殼漏電。 四、絕緣電阻和電氣強度 從電氣的分類(lèi)看，LED日光燈屬于II類(lèi)防電擊類(lèi)型，這就要求LED日光燈的輸入到可觸及件之間，以及輸入到安裝表面之間需要滿(mǎn)足加強絕緣級的絕緣電阻和抗電強度要求。目前很多LED日光燈在進(jìn)行絕緣電阻試驗時(shí)能通過(guò)，但抗電強度試驗通不過(guò)，主要是內置電源的變壓器選擇以及LED模塊鋁基板的安裝位置所導致。很多企業(yè)出于節約成本或者電源效率高的目的，選擇使用非隔離變壓器，這就會(huì )導致內置電源的輸入和輸出端之間不能滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。同時(shí)，由于在安裝時(shí)，LED模塊的鋁基板與金屬外殼直接接觸，這就導致輸入端到可觸及件之間的絕緣等級不能滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求。 要滿(mǎn)足加強絕緣級的抗電強度要求，可以選擇使用隔離變壓器將內置電源的輸入與輸出進(jìn)行電氣隔離，或者不使用金屬外殼，改用絕緣材料的外殼。但如果使用絕緣材料外殼的話(huà)，還需考慮前文所述的直徑小于3mm的螺釘需旋入金屬的問(wèn)題。 五、爬電距離和電氣間隙 LED日光燈在設計時(shí)，除了需要考慮燈頭帶電部件到可觸及件以及不同極性帶電部件之間的爬電距離和電氣間隙外，由于電源內置，所以?xún)炔框寗?dòng)電源還需滿(mǎn)足GB19510.14-2009標準中規定的爬電距離和電氣間隙的要求。 六、耐熱和耐火
對于耐熱和耐火試驗，GB18774-2002和GB7000.1-2007中的規定有一定差異，差異主要集中在LED日光燈使用的絕緣材料燈頭上。燈頭部位的絕緣材料屬于防觸電絕緣部件，也同時(shí)屬于固定帶電部件的絕緣材料。 GB18774-2002標準耐熱方面的要求是，燈頭施加高溫條件為(125±5)℃，加熱時(shí)間為168h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：(140±5)℃。試驗結束后，不能出現燈頭插腳松動(dòng)、發(fā)生破裂、鼓脹和皺縮，并且燈頭插腳與可觸及件之間的絕緣電阻不小于2MΩ，能承受抗電強度1500V(交流有效值)1分鐘。耐火方面，要求能經(jīng)受650℃灼熱絲試驗。 GB7000.1-2007標準對燈頭絕緣材料耐熱方面的要求是通過(guò)球壓試驗來(lái)考核的，球壓試驗溫度為該絕緣部件的最高工作溫度高25℃或者125℃，二者取最大值。試驗時(shí)間為1h，通過(guò)壓痕直徑是否大于2mm來(lái)判定是否合格。耐火方面，由于燈頭絕緣件既屬于防觸電絕緣件，有屬于固定帶電部件的絕緣件，所以需要同時(shí)進(jìn)行650℃灼熱絲和針焰試驗。 兩個(gè)標準考核方式各有其嚴酷的地方，目前也沒(méi)有標準出臺規定是按照哪種要求來(lái)對LED燈頭絕緣件考核。但歸根結底，還是要求廠(chǎng)家在選擇LED日光燈燈頭絕緣件時(shí)，要著(zhù)重考核該絕緣材料的耐熱和耐火性能。 從產(chǎn)品結構看，LED日光燈結合了雙端熒光燈和燈具的特征，在對LED日光燈進(jìn)行電氣安全考核時(shí)，需要綜合雙端熒光燈的安全標準，燈具的安全標準以及LED驅動(dòng)電源的安全標準，才能對產(chǎn)品進(jìn)行更全面、細化的電氣安全評估
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