國際照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的變動給了LED照明產(chǎn)品更好的發(fā)展機(jī)遇及挑戰(zhàn)

俞安琪，陸世鳴，李 妹

(國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)、國家燈具質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、上海時(shí)代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114)

1 國際安全標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)一致引起的變化

照明電器產(chǎn)品的快速發(fā)展使原來的IEC標(biāo)準(zhǔn)中的光源、控制裝置及燈具的內(nèi)容不一致，甚至有矛盾的情況時(shí)有出現(xiàn)，造成了執(zhí)行方面的困惑。為此IEC的TC34技術(shù)委員會專門成立了安全標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)一致工作組，經(jīng)過該工作組的協(xié)調(diào)，在基本實(shí)現(xiàn)安全標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)一致的前提下，主要還具有以下特點(diǎn)：

(1)IEC 60598和IEC 61347標(biāo)準(zhǔn)都大幅降低了爬電距離和電氣間隙的要求[1-2]

表1中的要求欄中帶下劃線的限值都是修改后的放寬數(shù)據(jù)，其中舉常用的250V列的例子，括號內(nèi)的限值是老標(biāo)準(zhǔn)中的爬電距離和電氣間隙限值，而新標(biāo)準(zhǔn)的限值是帶下劃線的放寬數(shù)據(jù)。

表1 GB 7000.1/IEC 60598和GB 19510.1/IEC 61347-1新標(biāo)準(zhǔn)的最小距離Table 1 Requirements of Minimum distances in new standards ‘GB 7000.1/IEC 60598-1 and GB 19510.1/IEC 61347-1’

(2)IEC 60598和IEC 61347新標(biāo)準(zhǔn)都大幅降低了電氣強(qiáng)度的要求

表2中帶括號的是老標(biāo)準(zhǔn)對電氣強(qiáng)度的要求。從表2可以看出，附加絕緣從原來的2U+1750下降為2U+1000；強(qiáng)化絕緣從原來的4U+2750下降為4U+2000的要求。

表2 GB 7000.1/IEC 60598-1和GB 19510.1/IEC 61347-1標(biāo)準(zhǔn)的電氣強(qiáng)度部分內(nèi)容Table 2 Part of the electrical strength in new standards ‘GB 7000.1/IEC 60598-1 and GB 19510.1/EEC 6847-1’

1.1 改變對LED照明產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)的現(xiàn)實(shí)意義

我們知道LED照明產(chǎn)品的核心參數(shù)是工作時(shí)的結(jié)溫，所以盡可能小的熱阻和良好的散熱結(jié)構(gòu)是提高LED模組的光效、光衰和色漂移指標(biāo)的關(guān)鍵。但是因?yàn)樵瓉順?biāo)準(zhǔn)過高的爬電距離和電氣間隙要求及電氣強(qiáng)度的要求勢必引起LED模組與散熱器貼合的熱阻變大，造成LED光效降低，光衰加快。國際標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)?shù)亟档瓦@些安規(guī)要求既有利于LED模組的光效、光衰和色漂移指標(biāo)，也能符合基本的安全要求，在保證安全的前提下適當(dāng)放寬上述要求，使絕緣層、離邊距離等可以適當(dāng)縮小，很有利于散熱，使光效提高以及光通維持率的提升。

1.2 改變明確了各種場合的安全特低電壓的使用限值

對于安全特低電壓(SELV)，以前的標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定最大電壓低于50 V a.c.有效值，而LED的驅(qū)動電流很多采用直流，并且直流電流中的紋波又各不相同。新的IEC 60598-1和IEC 61347-1標(biāo)準(zhǔn)對此作了明確并且一致的規(guī)定，當(dāng)光源的電源來自安全隔離變壓器時(shí), 安全特低電壓分為：

(1)額定不高于50 V a.c.有效值或無紋波的120V d.c.，該直流系統(tǒng)中最大峰值不超過140V。這一電壓可以用于僅能觸及該SELV系統(tǒng)一個(gè)裸露電極的情況。

(2)額定不高于25V a.c.有效值或無紋波的60V d.c.，該直流系統(tǒng)中最大峰值不超過70V。這一電壓可以用于能同時(shí)觸及該SELV系統(tǒng)兩個(gè)裸露電極的情況。

(3)額定不高于12V a.c.有效值或無紋波的30V d.c.，該直流系統(tǒng)中最大峰值不超過35V。這一電壓可以用于游泳池及戲水池用燈具(即人和燈具在一水池)的場合。

在標(biāo)準(zhǔn)中又規(guī)定，“無紋波” 是指紋波電壓有效值不超過直流電壓的10%。

對于LED照明器具，因?yàn)樯岷湍蛪航^緣的矛盾，所以采用安全特低電壓輸出和把LED控制裝置或燈具設(shè)計(jì)成Ⅱ類是較好的選擇，但是Ⅱ類器具因?yàn)闆]有接地因而使得EMC很不容易符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求，從IEC 61347-1標(biāo)準(zhǔn)給出的路徑是可以采用功能接地，其符號見圖1。標(biāo)準(zhǔn)對功能接地的描述是：“不是因安全緣故而接地的接線端子。功能接地必須有助于啟動和/或避免無線電干擾?！睒?biāo)準(zhǔn)還規(guī)定“Ⅱ類絕緣的控制裝置和燈具的功能接地極其連接應(yīng)與帶電部件之間具有雙重或加強(qiáng)絕緣?！边@也提醒設(shè)計(jì)者，功能接地與主電路之間的爬電距離和電氣間隙以及耐壓和絕緣要求也必須按雙重或加強(qiáng)絕緣來考慮。

圖1 接地Fig.1 Earthing (Grounding)

2 LED的發(fā)展及應(yīng)用需求影響了國際標(biāo)準(zhǔn)的走向

LED照明產(chǎn)品的出現(xiàn)及其發(fā)展與應(yīng)用需求在很大程度上影響了國際標(biāo)準(zhǔn)的走向[3]，主要體現(xiàn)在以下方面：

2.1 有關(guān)外部導(dǎo)線的規(guī)定

GB 7000.1老標(biāo)準(zhǔn)對外部導(dǎo)線只有下述規(guī)定：

普通燈具 0.75 mm2

其它燈具 1.0 mm2

如果燈具提供一個(gè)10/16 A的插座，軟導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積應(yīng)至少是1.5 mm2。

但是在IEC 60598新標(biāo)準(zhǔn)的第5 章“外部接線和內(nèi)部接線”中增加了“如果有足夠的載流能力和機(jī)械特性，Ⅲ類燈具中、或燈具中的SELV電路、或其他類型燈具用于部件之間的SELV連接的外部電纜，而且最大額定電流不超過2A，導(dǎo)體截面積可以小于0.75 mm2或 1.0 mm2，但不小于0.4 mm2。具有兩根或更多導(dǎo)體的電纜，如果電纜可以承受相關(guān)控制裝置提供的正常電流和短路電流的話，每根導(dǎo)體的最小橫截面積可以是0.2 mm2”。LED燈以小巧、形式多變并且能隱蔽在建筑中而達(dá)到見光不見燈的效果。但是，以前受到老標(biāo)準(zhǔn)的制約往往外部導(dǎo)線較粗而達(dá)不到這種效果?，F(xiàn)在只要保證導(dǎo)線內(nèi)安全特低電壓，就可以采用較細(xì)的導(dǎo)線，該條款的有條件放寬是在保證安全要求的前提下迎合了LED照明燈具的這種使用要求。

2.2 有關(guān)內(nèi)部導(dǎo)線的新決議

GB 7000.1標(biāo)準(zhǔn)5.3對內(nèi)部導(dǎo)線主要作了下述規(guī)定：

“正常工作電流高于2 A時(shí)

-標(biāo)稱截面積：最小0.5 mm2，

-絕緣層標(biāo)稱厚度：最小0.6 mm(聚氯乙烯或橡皮)。

正常工作電流低于2 A有機(jī)械保護(hù)的接線：

-標(biāo)稱截面積：最小0.4 mm2，

-絕緣層標(biāo)稱厚度：最小0.5 mm(聚氯乙烯或橡皮)。”

還描述道：“通過一個(gè)內(nèi)部的限流裝置與固定布線連接的接線，例如燈電流控制裝置、電路斷路器、熔斷器、保護(hù)阻抗或隔離變壓器，并將最大電流限制在2 A以內(nèi)，下列方式是適當(dāng)?shù)模?/p>

-選擇小于0.4 mm2為最小截面積時(shí)，應(yīng)考慮在正常工作條件下的最大電流以及故障條件下流過電流的時(shí)間和強(qiáng)度，以避免在任何條件下導(dǎo)線絕緣層的過熱。

-選擇小于0.5 mm2為最小絕緣層厚度(聚氯乙烯或橡皮)時(shí)，應(yīng)考慮產(chǎn)生的電壓應(yīng)力。”

但是，標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定當(dāng)滿足上述條件時(shí)，內(nèi)部導(dǎo)線的下限是多少。為此，我國的專家在參加有關(guān)國際會議時(shí)專門提出了該問題，在2013年柏林的IP會議上已做出燈具“內(nèi)部導(dǎo)線無下限”決議，主要條件是：“當(dāng)內(nèi)部導(dǎo)線不受到機(jī)械力；連續(xù)工作時(shí)導(dǎo)線溫度不超過90℃；最大載流不大于電工手冊的規(guī)定(≤20A/mm)；內(nèi)部導(dǎo)線可以無下限”。

這一決議的實(shí)行給LED照明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)同樣開啟了很多的方便之門。

3 產(chǎn)品特點(diǎn)及環(huán)境對LED照明產(chǎn)品的新要求

3.1 LED照明產(chǎn)品的藍(lán)光危害

因?yàn)長ED照明產(chǎn)品的出現(xiàn)，有關(guān)視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的問題已經(jīng)越來越被人們所重視，但是現(xiàn)在需要考慮藍(lán)光危害的光源類型只有LED、金鹵燈和一些特殊的鹵鎢燈，從可能近距離看到光源的情況來看，LED燈具產(chǎn)生視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的可能性最大。 IEC 60598-1新標(biāo)準(zhǔn)中引用了IEC/TR 62778 的要求，規(guī)定為：“對于IEC/TR 62778 分類為具有一個(gè)閾值照度Ethr的可移式和手持式燈具，應(yīng)該有“不要注視亮著的光源”的符號(見圖2)?！倍遥胺枒?yīng)處于辨識它的同時(shí)不會看到亮著的光源的位置。這個(gè)要求只適用于達(dá)到該Ethr時(shí)與燈具間的距離超過200 mm的情況?！?還規(guī)定：“對固定式燈具，要按IEC/TR 62778進(jìn)行附加的評估來找到燈具和RG2與 RG1間邊界的距離xm”，“燈具應(yīng)安裝在不預(yù)期以小于xm的距離長時(shí)間盯著燈具看的位置?！?/p>

當(dāng)幼兒教師在充分觀察的基礎(chǔ)上，對幼兒游戲作出正確的判斷之后選擇介入的方式也是十分重要的。像筆者觀察到的這一幼兒一樣，教師給幼兒提供的是技藝性幫助，有提出引導(dǎo)性的問題但沒有給幼兒思考解決問題的時(shí)間，而是自己全全代辦把幼兒本該自己游戲的環(huán)節(jié)都進(jìn)行了，所以幼兒后面無所事事，無精打采，可能教師的這一舉動也破壞了幼兒對這一游戲的規(guī)劃，本該幼兒自己進(jìn)行的游戲環(huán)節(jié)教師替代了，從而造成最后幼兒的行為反應(yīng)。本身在這一情景中教師完全可以以情感性的鼓勵方式介入，面帶微笑的提出一些引導(dǎo)性的問題，給幼兒充分的思考時(shí)間來自我解決問題，讓幼兒真正的意識到自己是游戲的主人。

圖2 “不要注視亮著的光源”的符號Fig.2 Symbol ‘Do not stare at the operating light source’

另外，當(dāng)燈具含有根據(jù)IEC/TR 62778分類為具有Ethr條件的光源，而且該光源在燈具維護(hù)期間可以直接看到的，也應(yīng)標(biāo)記圖2的符號。

新標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定：“燈具使用按IEC/TR 62778為RG0無限制或RG1無限制等級的光源、或被評估為RG0無限制或RG1無限制等級完整裝配使用的燈具，在相同條件下，視網(wǎng)膜藍(lán)光危害的要求不適用”。

另外還規(guī)定：“不宜使用藍(lán)光危害類別大于RG2的光源”。

所有這些要求，把原來IEC 62471標(biāo)準(zhǔn)對光生物安全的內(nèi)容具體地體現(xiàn)在我國CCC認(rèn)證的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及檢測和認(rèn)證都有明確的依據(jù)，當(dāng)然，這方面的要求也加嚴(yán)了。對于上述的要求，在室內(nèi)照明和光生物安全方面，應(yīng)在保證高效率輸出光通量的前提下，用擴(kuò)散板等類似技術(shù)，降低照明器具出光口面的表面亮度，這不僅使LED照明產(chǎn)品的光生物危害等級下降(如果達(dá)到無危害級，則可適用于各種場合)，還能大大降低眩光。

3.2 防雷電浪涌

由于全球氣候變暖，各種惡劣氣候出現(xiàn)的概率也越來越大，其中雷電感應(yīng)過電壓對戶外照明電器的破壞力很大，必須有應(yīng)對之策。我國的供電網(wǎng)絡(luò)是Y-Y型零線接地的220V/380V極性電源。雷電是一種廣譜的無線電波，照明電網(wǎng)的架空線在接受到雷電造成的電磁波后，因?yàn)橄嗑€和零線對地阻抗的不同，會產(chǎn)出相線——零線之間的差模浪涌電壓和相線、零線——地(外殼)之間的共模浪涌電壓。全國在LED道路燈具中，各種防雷電感應(yīng)電路很多，但一直缺少明確的考核要求，在IEC 60598-1新標(biāo)準(zhǔn)中的結(jié)構(gòu)章中增加了“4.32過電壓保護(hù)裝置”，并且規(guī)定“過電壓保護(hù)裝置應(yīng)符合IEC 61643-11?？刂蒲b置外部的接地的過電壓保護(hù)裝置只能在固定式燈具中使用，而且僅連接到保護(hù)接地?！边@意味著過電壓保護(hù)裝置只能用于Ⅰ類燈具。另外，在IEC 60598-1新標(biāo)準(zhǔn)中的10.2絕緣電阻和電氣強(qiáng)度條中還規(guī)定：“對固定式Ⅰ類燈具，符合IEC 61643的過壓保護(hù)裝置(在進(jìn)行絕緣電阻和電氣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí))從電路中斷開。”所以要求LED道路燈具的生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品中還要附上詳細(xì)的過壓保護(hù)裝置“斷開”和“接入”的使用說明。

為了與IEC 60598-1新標(biāo)準(zhǔn)相呼應(yīng)，在IEC 61347-1的新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了“附錄M：打算用于脈沖承受類別Ⅲ的控制裝置的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓”。

該附錄是為脈沖承受類別Ⅲ而設(shè)計(jì)的控制裝置設(shè)立的, 使得該控制裝置在IEC 60598第2部分之一的燈具中會有更高的利用性。

表3 (原標(biāo)準(zhǔn)中表M.1) 打算用于脈沖承受類別Ⅲ的控制裝置的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓表Table 3 Dielectric strength test voltages for control gear intended for the use in impulse withstand categry Ⅲ (Table M.1 in IEC 61347-1)

從表3可以看出，對于脈沖承受類別Ⅲ的控制裝置的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的電壓，較普通燈具有明顯的提高，其本質(zhì)上是保證能承受雷電感應(yīng)產(chǎn)生的差模浪涌電壓尤其是共模浪涌電壓。但是，對于控制裝置的兩根輸入引線之間的差模浪涌電壓的耐受能力，還得按GB/T 17626.5/IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法考核。

4 結(jié)束語

[1] IEC.IEC 60598-1-2014 燈具 第1部分: 一般要求與試驗(yàn)[S].IEC，2014.

[2] IEC.IEC 61347-1-2012 燈的控制裝置 第1部分：一般要求和安全要求[S].IEC，2012.

[3] 裘繼紅,李妹,俞安琪.關(guān)于LED照明產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的新趨勢[J]. 照明工程學(xué)報(bào),2012,23(3)：7-11 .