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浅谈普通照明用 LED 模块安全要求规范

2015/8/18 20:58:25      点击:

它和传统光源比,具有体积小、耗电量低、在恰当的电流和电压下使用 寿命长、高亮度、低热量、环保和坚固耐用等特点,为此,近年来 LED 作为一种新型的光源越 来越多地被使用到普通灯具中,制造 LED 灯具也成为一种发展趋势。

由于 LED 灯具无论从光 源还是控制装置都和传统灯具有着很大差异,如何保证 LED 灯具的质量问题成为一个重要课 题。

终于,保证 LED 模块使用安全的 IEC 标准 IEC 62031 第一版《LED modules for general lighting-Safety specifications》在今年初制定完毕并正式使用了,虽然国内现在还没有相应的国 家标准,但这已然是今后控制 LED 模块安全的发展趋势,下面我就对这份标准作一下初步的介 绍。 

一、相关定义 LED 模块:一种组合式照明光源装置,除一个或多个 LED 外,还包括其它元件,如光学、 机械、电气和电子元件。 

自镇流 LED 模块:设计成直接连接到供电电源的 LED 模块。(如果自镇流 LED 模块装有 灯头,就认为它是自镇流 LED 灯。) 整体式 LED 模块:一般设计成灯具的一个不可替换部件的 LED 模块。 整体式自镇流 LED 模块:一般设计成灯具的一个不可替换部件的自镇流 LED 模块。 内装式 LED 模块:一般设计成安装在灯具、灯箱、外壳或类似物内部且不打算安装在无特 殊防护的灯具等外部的可替换 LED 模块。 内装式自镇流 LED 模块:一般设计成安装在灯具、灯箱、外壳或类似物内部且不打算安装 在无特殊防护的灯具等外部的可替换自镇流 LED 模块。 独立式 LED 模块:设计成能和灯具、辅助灯箱、外壳或类似物分开安装或放置的 LED 模 块。

独立式 LED 模块根据其分类和标志必须提供所有安全的防护措施。(控制装置不必集成在 模块内。) 独立式自镇流 LED 模块:设计成能和灯具、辅助灯箱、外壳或类似物分开安装或放置的自 镇流 LED 模块。独立式 LED 模块根据其分类和标志必须提供所有安全的防护措施。(控制装置 可以集成在模块内。) 额定最高温度 tc:在正常工作条件下,且在额定电压/电流/功率或额定电压/电流/功率范围 内的最大电压/电流/功率下,LED 模块的外表面上(如果有标示,在标示位置)可能产生的最 高允许温度。 

二、纵观 LED 模块和控制装置构成的系统 目前,LED 灯具的内部构造通常是由 LED 模块和控制装置构成的系统,如图 1 所示,有 以下几种形式: 

a. 电压直接供电,由 LED 模块和 LED 装置构成一整体并带有灯头的,相当于一个自镇流 LED 灯。

 对于这种情况,打算使用在主电压下一般照明服务的各种应用(代替同样灯头类型的现有 灯泡)的要求见标准 IEC 60968(现有版本的增补件或有延伸范围的新版本正在准备中);打算 使用在非主电压下一般照明服务的各种应用(代替同样灯头类型的现有灯泡)的要求正在考虑 中。 

b. 电压供电,由 LED 模块的电子控制装置(不带 LED)、连接系统和 LED 模块构成。连接系 统和 LED 模块可能是一个整体。 这种电子控制装置的安全要求见标准 IEC 61347-2-13(光源控制装置 2-13 部分:LED 模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求);性能要求见 IEC 62384LED 模块用直流或 交流电子控制装置性能要求)。 连接系统要求见标准 IEC 60838-2-2(杂类灯座 2-2 部分:特殊要求 —LED 模块用连 接器)。 

c. 电压直接供电到控制装置和 LED 成一整体的部件上,即自镇流 LED 模块。 以上三种形式中的电压可以直接是电源电压,也可以是其它部件提供的 1000V 或以下,频率 为 50Hz 60Hz 的交流电压或 250V 或以下直流电压。

 标准 IEC 62031 使用范围如下: z 在恒定电压、恒定电流或恒定功率下工作的不带整体式控制装置的 LED 模块(上面形式 b 中的 LED 模块); z 使用在 250V 或以下直流电源电压,1000V 或以下频率为 50Hz 60Hz 的交流电源电压下 的自镇流 LED 模块(上面形式 c 中的自镇流 LED 模块)。 对于这两种 LED 模块,它们可以是内装式,亦可以是整体式,也可以是独立式。采用整体 式模块的发光器被视作一个灯具,但不对整体式 LED 模块和整体式自镇流 LED 模块进行试验。 图 1

三、一般要求 模块应被设计和构造成使其在正常使用时(见制造商说明书)的运行不会对使用者和环境 产生危险。 这也是制定标准 IEC 62031 的初衷,即控制模块的安全性。 对 LED 模块,除非另有规定,所有的电气测量都要在最小/最大电压,最小/最大电流或最 小/最大功率且在最小频率下,在一个温度控制在制造商规定的允许范围内的通风房间内进行。 除非制造商指出最严酷的组合方式,否则所有电压/电流/功率(最小/最大)和温度的组合方式 都应该考核。 对自镇流 LED 模块,所有的电气测量应在标称的电源电压限值下进行。

 自身不带有外壳的内装式模块应按灯具的内装式部件来对待,即应符合该部件有关的国家 标准或 IEC 标准(如有的话),它们应装配在灯具上尽可能使用现行标准进行考核。 独立式模块除了符合标准 IEC 62031 的要求外,未涉及到的部分还应符合 IEC 60598-1 相关 条款的要求。 如果模块是一个工厂密封的组件,不必为了任何测试而打开。在基于目视模块和对电路图 的检查而有怀疑的情况下,且经过制造商或负责的销售商的同意,可提交额外准备的模块做测 试,以模拟故障条件。 

四、一般试验要求 标准 IEC 62031 中的试验为型式试验。 除非另有规定,所有试验均应在 10℃~30℃的环境温度下进行,且应在由一个或多个组件 组合而成的一个样品上进行。 通常情况下,所有试验都要在每一型号的模块或当有包含相似模块的一个系列时,该系列 的每个功率或制造商同意的该系列中选出的典型样品上进行。 如果光输出改变了,该模块在之后的试验中将不能被使用。(通常,是指模块中显示出有 50%不可回复的变化。) 对于独立式安全特低电压工作的 LED 模块,要另外符合 IEC 61347-2-13 附录 ILED 模块 用独立式 SELV 直流或交流电子控制装置的特殊附加要求)的要求。 

一般试验条件参考 IEC 61347-1 附录 H(试验)条款 H.1H.2H.4H.7 H.11.2。在 H.1.3 中,忽视第一段,在所有条款中,灯泡灯控制装置镇流器都用“LED 模块代替。 

五、型式试验 由于 LED 模块是一个组合部件,里面有发光部件(LED),有电气和电子元件,也有其它 元件。因此对于它的安全要求,有应用灯具标准 IEC 60598 的,也有应用镇流器标准 IEC 61347 的,当然也有自身特别的要求。在此,我仅对 LED 模块的特殊要求做一下介绍。 

1、标记 内装式或独立式模块的强制标记。

a) 来源标记(商标,制造商名或责任销售商/供应商名称)。

b) 型号或制造商的型式序号。 

c) 以下任意一个: z 额定电源电压或电压范围,电源频率; z 额定电源电流或电流范围,电源频率(电源电流可能由制造商的产品说明书给出); z 额定输入功率或功率范围。

d) 标称功率。 

e) 在安全必须的地方,要有连接位置和用途的指示。万一要连接导线,一个清晰的指示可 以在接线图上给出。 

f) tc 值。如果在 LED 模块上给出一个确定的位置,这个位置应在制造商的产品说明书中指 出或明确说明。 

g) 为了保护眼睛,见 IEC 62471 的要求。 

h) 内装式模块为了和独立式模块区别应作出标记。目前,符号正在考虑中。 

另外,a)b)c) f)条应标记在模块上。合格性由目视和用浸水的布轻擦 15s 来检验。试 验后标记应清晰。

d)e)g) h)条应清晰地标记在模块上或模块数据表中。由目视检验。 而对于整体式 LED 模块,则没有作出标记方面的要求。 IEC 62471:灯和灯系统的光生物学安全,规定了不会使眼睛由于灯和灯系统而遭到损伤的 各种要求,也就是说,LED 模块另外还需要符合 IEC 62471 的要求。

2、故障条件 模块在设计使用中可能发生的故障条件下使用,应不会削弱其安全性。应用 IEC 61347-1 14 章的要求。另外,应在过功率条件下进行试验: 将环境温度控制在 20℃~27℃,模块应打开开关通电且功率应监控(在输入端)并增加到 150%额定电压,电流或功率。该试验应持续直到热稳定。如果温度变化 1h 不超过 5K,就认为 达到稳定条件了。温度应在 tc 点测量。模块应经受住过功率条件至少 15 分钟,这个时间取决 于 1 小时内温度变化≤5K 的稳定时间。 

如果模块含有一个自动保护装置或限制功率的电路,在这种限制下要经受 15 分钟的运行。 如果装置或电路有效限制功率超过了这段时间,该模块就通过了试验,提供了合格性。 在完成了过功率模式后,模块应在正常条件下工作直到稳定。 如果没有火、烟或产生易燃气体且经受住了 15 分钟过功率条件,那么认为该模块是安全的。 为了检查熔化的材料是否会对安全性造成危害,将 ISO4046-4 4.187 规定的薄棉纸平铺在模 块下,薄棉纸不应起火。 也就是说,要同时满足以下条件才算合格: z 故障条件后,LED 模块应仍能正常点亮,因为 LED 模块先进行故障条件试验,再进行 正常条件试验,如果损坏就无法进行正常条件试验; z 无保护装置或限制功率的电路,经受住的过功率试验时间=温度变化 1h 不超过 5K 的稳 定时间(≥15 分钟);有保护装置或限制功率的电路,经受住的过功率试验时间≥15 分钟; z 过功率试验期间,无火、烟或产生易燃气体,熔化的材料也不存在引起火灾的可能性, 即 LED 模块不会对使用者和环境产生危险。 

3、结构 木材、棉织物、丝绸、纸和类似纤维材料不应用作纤维材料。合格性由目视检验。 其余没有特殊要求的试验项目如下: 应用 IEC 60598-1 要求的项目:接线端子、爬电距离和电气间隙; 应用 IEC 61347-1 要求的项目:保护接地装置、防止意外接触带电部件的措施、防潮与绝 缘、电气强度、螺钉、载流部件和连接件、耐热、耐火和耐起痕、耐腐蚀。 此外,还有制造中的一致性检验项目应在制造厂进行,在此就不作介绍了。 这些都会在今后的CCC认证中需要注意的!

以上即是对标准 IEC 62031:普通照明用 LED 模块安全规范作的初步介绍。LED 灯具作为 灯具的一个新的形式和发展方向,相信在不久的将来会不断地扩展壮大,逐渐成为灯具市场的 主流。而作为关键性部件的 LED 模块,它的安全将对产品的质量产生至关重要的影响。我们建议您到产品可以先做CQC认证!

 参考文献: IEC 62031: 2008 LED modules for general lighting-Safety specifications

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