基于電氣安全的LED路燈檢測項目

楊朝記 田云海

摘要：現(xiàn)階段，由于國家“節(jié)能減排”政策的推動以及“綠色環(huán)?！备拍畹奶岢?，LED在道路照明上的發(fā)展最為迅猛。與傳統(tǒng)路燈（如高壓鈉燈）相比，LED路燈具有節(jié)能、安全環(huán)保、壽命長等特點，使得全國各地興起一股“LED路燈節(jié)能改造熱”，越來越多的城市照明使用LED路燈，目前LED道路照明的節(jié)能改造越來越受到重視。本文通過LED路燈的結(jié)構(gòu)及各部件組成，檢測過程中如何對LED路燈產(chǎn)品的安全關(guān)鍵點質(zhì)量進行把控。

關(guān)鍵詞：電氣安全;LED路燈;檢測

前言

照明與我們的生活息息相關(guān)，城市道路照明是必不可少的。LED路燈逐漸取代傳統(tǒng)路燈。LED路燈的電氣安全越來越受到各大廠商、經(jīng)銷商和招標方的重視。

1安全

LED路燈的安全要求目前依據(jù)的是國家標準：GB 7000.1-2015燈具第一部分的一般要求和試驗及其固有的特殊標準GB 7000.203-2013燈具第2-3部分：有特殊要求的道路路燈。對于電氣安全要求，值得注意的是：

1.1結(jié)構(gòu)

所有路燈燈具的外殼防護等級至少應達到IPX3，對于道路照明燈具來說外殼防護等級有的還需至少達到IPX5的，那就是隧道照明燈具和柱式合成燈具帶的側(cè)開式外部部件配玻璃件，另外對柱式合成燈具，包括門孔，IP類別做了以下規(guī)定：2.5m以下的部件IP3X，在標準GB16895.28-2008中有詳細說明;2.5m以上的部件，IP2X（當外部部件是側(cè)開式的情況下，配玻璃件的IP分類應為IP5X）。

將燈具或外部部件固定到支撐物上的裝置應與燈具或外部部件的重量相適應，連接件的設(shè)計應使組合件的投影面積能承受150km/h的風速而沒有過度變形。各生產(chǎn)廠在為了防止任一燈具部件或外部部件在使用或維護時因振動而位移，支承燈具或外部部件和內(nèi)部附件重量的固定裝置應提供可靠裝置。除了至少用兩個裝置固定以外，例如螺釘、螺栓，燈具部件或外部部件應有附加的防護，例如鋼絲繩，目的是防止萬一在正常條件下一個固定失效導致這些部件墜落，危及人、動物和周圍的環(huán)境。

安裝在桅桿電線桿和桿頂?shù)臒艟呋蛲獠坎考撵o態(tài)載荷試驗，這一試驗是為了驗證燈具連接件的設(shè)計應使組合件的投影面積能承受150km/h的風速而沒有過度變形。試驗時，使其最嚴酷表面承受載荷，最嚴酷表面由公式Cd×S的最大值來確定。其中：Cd為拖動系數(shù)，S為承受載荷的面積m2，拖動系數(shù)由表面形狀而定。如Cd不進行測量，對于燈具或外部部件，Cd應取值1.2。試驗時根據(jù)制造廠的說明書鎖緊固定裝置，在最嚴酷的表面上施加均勻分布的恒定載荷10min，載荷分布等有效方法。如果使用袋子，可以裝入沙粒、鉛沙粒和鉛小球，載荷的計算公式應等于F=1/2Rh×S×Cd×V2（單位：N）

其中：

Rh：等于1.225kg/m3（空氣密度）;

V：風速（m/s）;

相對于燈具或外部部件安裝高度的風速應為：

安裝高度不超過8m，V=45m/s（163km/h）;

安裝高度超過8m，不超過15m，V=52m/s（188km/h）;

安裝高度超過15m，V=57m/s（205km/h），

在某些國家，風速由國家標準規(guī)定，例如日本。

試驗后，燈具應無危害安全的可見的失效，固定點的永久變形不能超過2cm/m的傾斜，并且不得繞固定點轉(zhuǎn)動。

1.2防塵防水

作為戶外燈具，防塵防水是檢驗其產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一，LED路燈的外殼防護等級至少應達到IPX3，普遍來講，大多數(shù)廠家都把防護等級做到了IP65。

以防護等級為IP65的試驗為例，試驗前準備：路燈應按正常使用安裝和接線，并置于最不利位置，如果有排水孔，將最低的排水孔敞開。做IP第1位特征數(shù)字為5的時候，把路燈放入相似的粉塵試驗箱內(nèi)試驗，箱內(nèi)氣流使滑石粉保持懸浮狀態(tài)，箱內(nèi)每立方米含滑石粉2kg，所用的滑石粉要經(jīng)篩子篩過，篩網(wǎng)的標稱線徑為50μm，網(wǎng)絲間標稱自由距離為75μm，使用過20次以上的滑石粉不得用來試驗。具體試驗程序如下：

1）路燈掛在粉塵箱外面，在額定電源電壓下工作直至達到工作溫度;

2）將正在工作的路燈以最小的擾動放入粉塵箱內(nèi);

3）關(guān)上粉塵箱的門;

4）開啟風扇或風機，使滑石粉懸浮;

5）1min后關(guān)掉路燈電源，并使路燈在滑石粉保持懸浮的狀態(tài)下冷卻3小時。

注：在開啟風扇或風機與關(guān)掉路燈電源之間有1min的時間間隔，是為了保證在路燈開始冷卻時，在其周圍的滑石粉完全的處于懸浮狀態(tài)，尤其對較小的路燈最為重要。試驗開始的時候，做第Ⅰ條操作是為了保證試驗箱不會過熱。

IP第2位特征數(shù)字為5的防噴水試驗，關(guān)掉路燈電源開關(guān)，立即經(jīng)受用帶噴嘴的軟管從各方向噴水15min，（試驗水溫15℃±10℃）噴嘴形狀和尺寸如圖3所示，噴嘴離樣品距離應保持3m。試驗時，調(diào)節(jié)噴嘴處水壓，使水流速率達到12.5×（1±5%）L/min（約30kN/m2）

試驗結(jié)束后，路燈要經(jīng)受住電氣強度試驗，不同極性帶電部件之間、帶電部件與安裝表面之間、帶電部件與路燈的金屬部件之間施加電壓2U+1000V，試驗期間不應發(fā)生閃絡或擊穿;其次檢查第一位特征數(shù)字為6的路燈外殼內(nèi)部無滑石粉沉積，第二位特征數(shù)字為5的路燈載流部件或可能造成危害的地方無水跡。

2 絕緣電阻、電氣強度、接觸電流以及保護導體電流

絕緣電阻的定義：在規(guī)定條件下，用絕緣材料隔開的兩個導電元件之間的電阻。試驗是檢驗路燈絕緣性能的常規(guī)手段，通過對載流部件、電氣零部件、電路等之間來驗證產(chǎn)品的絕緣電阻是否達到標準或者企業(yè)規(guī)定;

電氣強度，衡量路燈的絕緣結(jié)構(gòu)在電場作用下耐擊穿的能力，正常情況下電力系統(tǒng)中的電壓波形是正弦波，路燈在正常工作中由于雷擊、操作、故障以及電力系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定等原因，可能會引起路燈輸入電壓突然升高，大大超過了額定電壓，在這些過電壓的作用下，路燈絕緣材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，當電壓數(shù)字較高時，其電場強度會把絕緣擊穿，路燈將不能正常工作，而且更換、維護、操作者可能觸電而危及人身安全;

接觸電流，當人或動物接觸裝置或設(shè)備的一個或多個可觸及的部件時，通過人體或動物的電流;

保護導體電流，在保護導體內(nèi)流過的電流;

電灼傷，電流經(jīng)過皮膚或器官表面時所引起的灼傷，目前正在考慮中。

具體試驗如下：①潮濕試驗：放入潮濕箱之前，樣品放在環(huán)境溫度為t～（t+4）℃的房間內(nèi)4小時，然后將徒手可以取下的部件，比如電氣部件、蓋罩、防護玻璃等取下，放入潮濕箱，箱內(nèi)濕度保持在91%～95%，空氣溫度保持在20℃～30℃任一適宜值，放置48h，覆蓋樣品的地方空氣溫度誤差保持在1℃之內(nèi)。試驗完成后，將取下的部件重新裝配好，同等條件下進行試驗。②絕緣電阻試驗：帶電部件與殼體（可觸及金屬部件、可觸及固定螺釘和與可觸及絕緣材料部件接觸的金屬箔）之間，以及可觸及金屬部件與內(nèi)部的絕緣襯墊和絕緣擋板上的金屬箔之間的絕緣。對于非SELV部件的絕緣測量使用的直流電壓為500V，時間1min;對于SELV部件的絕緣測量使用的直流電壓為100V，時間1min。③電氣強度試驗：將基本為正弦波、頻率為50Hz或60Hz，將規(guī)定的電壓施加在表中所列舉的絕緣兩端，如果路燈還有電子控制裝置，施加的試驗電壓應用標記在控制裝置上的高值電壓，例如路燈額定電壓為220V～50Hz，控制裝置標記的電壓為100-240V～，50Hz，這時應用U=240V計算電氣強度的試驗電壓。開始試驗時，施加的電壓不超過規(guī)定值的一半，然后逐漸增至規(guī)定值。試驗期間不應發(fā)生閃絡或擊穿，包括放置金屬箔時使絕緣體的邊緣也不應發(fā)生閃絡，不引起電壓下降的輝光放電可忽略不計。④接觸電流和保護導體電流：用接觸電流測試儀選擇的網(wǎng)絡圖進行接觸電流值測試，用接觸電流測試儀選擇的網(wǎng)絡圖進行保護導體電流值測試。

3結(jié)束語

綜上所述，文章通過LED路燈產(chǎn)品電氣安全檢測過程中的項目，總結(jié)了LED路燈產(chǎn)品質(zhì)量控制的重點項目，并詳細說明了該項目的測試方法和要求。為企業(yè)前期研發(fā)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)檢部門、政府招標要求項目、企業(yè)檢驗項目提供參考。

參考文獻

[1]李東，高曉建，于亞彬.LED照明的質(zhì)量可靠性研究分析[M]，北京，電子工業(yè)出版社，2018：47.

[2]IEC 60598-2-3：2002+A1：2011 燈具 第2-3部分：特殊要求 道路與街道照明燈具