LED日光灯常见安规问题详解
2015-09-22 15:32:39 admin
LED日光灯常见安规问题详解 案件概况：
目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，都能看到LED照明产品的足迹。随着LED成本的下降，LED照明产品也不再局限于道路照明灯具，市场上开始更多的出现LED自镇流灯、LED日光灯等符合大众购买能力的LED产品，这类产品的设计参考自镇流荧光灯、双端荧光灯的结构，可方便直接安装在传统家居灯具上，不会给民众增添额外的灯具购买成本。由于LED产品推陈出新的速度比较快，很多LED产品到现在都没有相应的安全标准可循，使用传统照明光源的安全标准去考核已然不全面，也不适合，这就会导致许多LED产品在安全设计上存在不合格的问题，影响LED产品的安全质量。 目前常见的LED日光灯，外型尺寸上基本参照T8、T10的日光灯进行设计，不同的地方主要在于光源使用材料不同，LED日光灯有内置电源(也不排除有些设计成电源外置)而传统双端荧光灯靠外置镇流器激发。从电气角度看，LED日光灯既是光源，又极似灯具，它既要符合双端荧光灯安全标准GB 18774-2002中对灯头部分尺寸和耐热、耐火的要求，也需要满足灯具标准GB7000.1-2007标准和GB19510.1-2009标准中对整灯以及内置LED驱动电源关于结构、内部线、爬电距离和电气间隙、绝缘和电气强度、耐热、耐火等方面的要求。 本文将结合GB18774-2002与GB7000.1-2007两个标准的内容，从结构、内部接线、防触电保护、绝缘电阻和电气强度、爬电距离和电气间隙、耐热和耐火这几个方面分析LED日光灯可能存在的安全问题。 一、结构方面 LED日光灯容易出现问题的是灯头、螺钉、基本绝缘与可触及金属件的接触这三个地方。灯头需要符合GB18774-2002规定的扭矩试验和GB2799-2001规定的尺寸要求。其中，GB18774-2002规定的扭矩试验要求高温试验前后都须符合该标准2.3.1条款的规定，即扭矩试验施加时，灯头各部件之间的转动不超过6°。灯头施加的高温条件为(125±5)℃，加热时间为(2000±50)h。如果使用G13灯头，并且灯功率大于40W时，高温条件为：(140±5)℃。高温条件和持续时间对于灯头使用塑料材料的LED日光灯的考核比较严酷，使用耐热性不大好的塑料灯头，在施加这么长时间的高温条件后，很可能塑料件就已经软化。若使用金属灯头，相对而言，较容易满足这个试验条件，但也需考虑到金属灯头与LED日光灯灯体之间的连接牢靠程度以及爬电距离和电气间隙等。 LED日光灯灯头处螺钉主要起着灯头与灯体之间的连接与固定作用。目前，常见的LED日光灯灯头处的螺钉直径是小于3mm的，而根据GB 7000.1的规定，这类螺钉需要旋入金属。目前常见的做法是，LED日光灯使用铝外壳，而这个螺钉直接旋入金属外壳，这样也可以满足要求。但由此产生的一个常见问题是，螺钉在旋入金属外壳后，螺钉与灯头带电金属件之间靠的太近，容易导致爬电距离和电气间隙不合格。 LED日光灯内部接线主要用于连接灯头插销与内置电源的输入和输出，内置电源与铝外壳之间通过套管隔离开。根据GB7000.1的规定，内部带电部件与可触及金属件之间的绝缘须满足双重绝缘或者加强绝缘。这就要求套管的绝缘需要满足加强绝缘级的抗电强度要求。 二、内部接线 根据GB7000.1标准的要求，LED日光灯使用的内部接线需要考核的地方主要是线径和绝缘厚度，机械损伤，绝缘层受热温度，以及绝缘是否符合要求四个方面。一般而言，内部线在机械损伤的防护方面不会有问题，主要问题会出在其他三个方面。按照GB7000.1标准的要求，正常电流低于2A(一般LED日光灯的工作电流不会超过2A)时，内部导线的标称截面积不小于0.4mm2，绝缘层厚度不小于0.5mm。并且，从绝缘角度讲，由于铝壳属于可触及金属部件，内部基本绝缘不能与铝壳直接接触，这就要求内部导线需为双重绝缘线，除非有相关证书能证明导线的绝缘层能符合加强绝缘要求，这时内部线使用单层绝缘线也是可以的。但目前市场上LED日光灯使用的内部线很少同时考虑到截面积、绝缘层厚度和绝缘线等级的要求。 另外，内部导线在走线的时候，还需要注意避免导线与内部电源发热较大的部件直接接触，例如变压器、滤波电感、桥堆、散热片等，因为这些部件在LED日光灯工作时，温度很有可能会超过内部导线绝缘材料的耐热温度值。内部导线走线时不接触发热较大的部件，能避免产生绝缘层局部过热导致的绝缘层破损，产生漏电或者短路等安全问题。
内部线使用单层绝缘线，并且线与可触及金属铝外壳直接接触 图2 内部线在布线时，与发热量大的变压器、电感等接触 三、防触电保护 LED日光灯在防触电保护方面，可能会出现不合格的情况一般有两种，一是灯头与灯体之间未可靠连接导致人手可直接拆下灯头，从而导致试验能直接触及内部带电部件;二是内部绝缘未做好，导致外壳漏电。 四、绝缘电阻和电气强度 从电气的分类看，LED日光灯属于II类防电击类型，这就要求LED日光灯的输入到可触及件之间，以及输入到安装表面之间需要满足加强绝缘级的绝缘电阻和抗电强度要求。目前很多LED日光灯在进行绝缘电阻试验时能通过，但抗电强度试验通不过，主要是内置电源的变压器选择以及LED模块铝基板的安装位置所导致。很多企业出于节约成本或者电源效率高的目的，选择使用非隔离变压器，这就会导致内置电源的输入和输出端之间不能满足加强绝缘级的抗电强度要求。同时，由于在安装时，LED模块的铝基板与金属外壳直接接触，这就导致输入端到可触及件之间的绝缘等级不能满足加强绝缘级的抗电强度要求。 要满足加强绝缘级的抗电强度要求，可以选择使用隔离变压器将内置电源的输入与输出进行电气隔离，或者不使用金属外壳，改用绝缘材料的外壳。但如果使用绝缘材料外壳的话，还需考虑前文所述的直径小于3mm的螺钉需旋入金属的问题。 五、爬电距离和电气间隙 LED日光灯在设计时，除了需要考虑灯头带电部件到可触及件以及不同极性带电部件之间的爬电距离和电气间隙外，由于电源内置，所以内部驱动电源还需满足GB19510.14-2009标准中规定的爬电距离和电气间隙的要求。 六、耐热和耐火
对于耐热和耐火试验，GB18774-2002和GB7000.1-2007中的规定有一定差异，差异主要集中在LED日光灯使用的绝缘材料灯头上。灯头部位的绝缘材料属于防触电绝缘部件，也同时属于固定带电部件的绝缘材料。 GB18774-2002标准耐热方面的要求是，灯头施加高温条件为(125±5)℃，加热时间为168h。如果使用G13灯头，并且灯功率大于40W时，高温条件为：(140±5)℃。试验结束后，不能出现灯头插脚松动、发生破裂、鼓胀和皱缩，并且灯头插脚与可触及件之间的绝缘电阻不小于2MΩ，能承受抗电强度1500V(交流有效值)1分钟。耐火方面，要求能经受650℃灼热丝试验。 GB7000.1-2007标准对灯头绝缘材料耐热方面的要求是通过球压试验来考核的，球压试验温度为该绝缘部件的最高工作温度高25℃或者125℃，二者取最大值。试验时间为1h，通过压痕直径是否大于2mm来判定是否合格。耐火方面，由于灯头绝缘件既属于防触电绝缘件，有属于固定带电部件的绝缘件，所以需要同时进行650℃灼热丝和针焰试验。 两个标准考核方式各有其严酷的地方，目前也没有标准出台规定是按照哪种要求来对LED灯头绝缘件考核。但归根结底，还是要求厂家在选择LED日光灯灯头绝缘件时，要着重考核该绝缘材料的耐热和耐火性能。 从产品结构看，LED日光灯结合了双端荧光灯和灯具的特征，在对LED日光灯进行电气安全考核时，需要综合双端荧光灯的安全标准，灯具的安全标准以及LED驱动电源的安全标准，才能对产品进行更全面、细化的电气安全评估
目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，都能看到LED照明产品的足迹。随着LED成本的下降，LED照明产品也不再局限于道路照明灯具，市场上开始更多的出现LED自镇流灯、LED日光灯等符合大众购买能力的LED产品，这类产品的设计参考自镇流荧光灯、双端荧光灯的结构，可方便直接安装在传统家居灯具上，不会给民众增添额外的灯具购买成本。由于LED产品推陈出新的速度比较快，很多LED产品到现在都没有相应的安全标准可循，使用传统照明光源的安全标准去考核已然不全面，也不适合，这就会导致许多LED产品在安全设计上存在不合格的问题，影响LED产品的安全质量。 目前常见的LED日光灯，外型尺寸上基本参照T8、T10的日光灯进行设计，不同的地方主要在于光源使用材料不同，LED日光灯有内置电源(也不排除有些设计成电源外置)而传统双端荧光灯靠外置镇流器激发。从电气角度看，LED日光灯既是光源，又极似灯具，它既要符合双端荧光灯安全标准GB 18774-2002中对灯头部分尺寸和耐热、耐火的要求，也需要满足灯具标准GB7000.1-2007标准和GB19510.1-2009标准中对整灯以及内置LED驱动电源关于结构、内部线、爬电距离和电气间隙、绝缘和电气强度、耐热、耐火等方面的要求。 本文将结合GB18774-2002与GB7000.1-2007两个标准的内容，从结构、内部接线、防触电保护、绝缘电阻和电气强度、爬电距离和电气间隙、耐热和耐火这几个方面分析LED日光灯可能存在的安全问题。 一、结构方面 LED日光灯容易出现问题的是灯头、螺钉、基本绝缘与可触及金属件的接触这三个地方。灯头需要符合GB18774-2002规定的扭矩试验和GB2799-2001规定的尺寸要求。其中，GB18774-2002规定的扭矩试验要求高温试验前后都须符合该标准2.3.1条款的规定，即扭矩试验施加时，灯头各部件之间的转动不超过6°。灯头施加的高温条件为(125±5)℃，加热时间为(2000±50)h。如果使用G13灯头，并且灯功率大于40W时，高温条件为：(140±5)℃。高温条件和持续时间对于灯头使用塑料材料的LED日光灯的考核比较严酷，使用耐热性不大好的塑料灯头，在施加这么长时间的高温条件后，很可能塑料件就已经软化。若使用金属灯头，相对而言，较容易满足这个试验条件，但也需考虑到金属灯头与LED日光灯灯体之间的连接牢靠程度以及爬电距离和电气间隙等。 LED日光灯灯头处螺钉主要起着灯头与灯体之间的连接与固定作用。目前，常见的LED日光灯灯头处的螺钉直径是小于3mm的，而根据GB 7000.1的规定，这类螺钉需要旋入金属。目前常见的做法是，LED日光灯使用铝外壳，而这个螺钉直接旋入金属外壳，这样也可以满足要求。但由此产生的一个常见问题是，螺钉在旋入金属外壳后，螺钉与灯头带电金属件之间靠的太近，容易导致爬电距离和电气间隙不合格。 LED日光灯内部接线主要用于连接灯头插销与内置电源的输入和输出，内置电源与铝外壳之间通过套管隔离开。根据GB7000.1的规定，内部带电部件与可触及金属件之间的绝缘须满足双重绝缘或者加强绝缘。这就要求套管的绝缘需要满足加强绝缘级的抗电强度要求。 二、内部接线 根据GB7000.1标准的要求，LED日光灯使用的内部接线需要考核的地方主要是线径和绝缘厚度，机械损伤，绝缘层受热温度，以及绝缘是否符合要求四个方面。一般而言，内部线在机械损伤的防护方面不会有问题，主要问题会出在其他三个方面。按照GB7000.1标准的要求，正常电流低于2A(一般LED日光灯的工作电流不会超过2A)时，内部导线的标称截面积不小于0.4mm2，绝缘层厚度不小于0.5mm。并且，从绝缘角度讲，由于铝壳属于可触及金属部件，内部基本绝缘不能与铝壳直接接触，这就要求内部导线需为双重绝缘线，除非有相关证书能证明导线的绝缘层能符合加强绝缘要求，这时内部线使用单层绝缘线也是可以的。但目前市场上LED日光灯使用的内部线很少同时考虑到截面积、绝缘层厚度和绝缘线等级的要求。 另外，内部导线在走线的时候，还需要注意避免导线与内部电源发热较大的部件直接接触，例如变压器、滤波电感、桥堆、散热片等，因为这些部件在LED日光灯工作时，温度很有可能会超过内部导线绝缘材料的耐热温度值。内部导线走线时不接触发热较大的部件，能避免产生绝缘层局部过热导致的绝缘层破损，产生漏电或者短路等安全问题。
内部线使用单层绝缘线，并且线与可触及金属铝外壳直接接触 图2 内部线在布线时，与发热量大的变压器、电感等接触 三、防触电保护 LED日光灯在防触电保护方面，可能会出现不合格的情况一般有两种，一是灯头与灯体之间未可靠连接导致人手可直接拆下灯头，从而导致试验能直接触及内部带电部件;二是内部绝缘未做好，导致外壳漏电。 四、绝缘电阻和电气强度 从电气的分类看，LED日光灯属于II类防电击类型，这就要求LED日光灯的输入到可触及件之间，以及输入到安装表面之间需要满足加强绝缘级的绝缘电阻和抗电强度要求。目前很多LED日光灯在进行绝缘电阻试验时能通过，但抗电强度试验通不过，主要是内置电源的变压器选择以及LED模块铝基板的安装位置所导致。很多企业出于节约成本或者电源效率高的目的，选择使用非隔离变压器，这就会导致内置电源的输入和输出端之间不能满足加强绝缘级的抗电强度要求。同时，由于在安装时，LED模块的铝基板与金属外壳直接接触，这就导致输入端到可触及件之间的绝缘等级不能满足加强绝缘级的抗电强度要求。 要满足加强绝缘级的抗电强度要求，可以选择使用隔离变压器将内置电源的输入与输出进行电气隔离，或者不使用金属外壳，改用绝缘材料的外壳。但如果使用绝缘材料外壳的话，还需考虑前文所述的直径小于3mm的螺钉需旋入金属的问题。 五、爬电距离和电气间隙 LED日光灯在设计时，除了需要考虑灯头带电部件到可触及件以及不同极性带电部件之间的爬电距离和电气间隙外，由于电源内置，所以内部驱动电源还需满足GB19510.14-2009标准中规定的爬电距离和电气间隙的要求。 六、耐热和耐火
对于耐热和耐火试验，GB18774-2002和GB7000.1-2007中的规定有一定差异，差异主要集中在LED日光灯使用的绝缘材料灯头上。灯头部位的绝缘材料属于防触电绝缘部件，也同时属于固定带电部件的绝缘材料。 GB18774-2002标准耐热方面的要求是，灯头施加高温条件为(125±5)℃，加热时间为168h。如果使用G13灯头，并且灯功率大于40W时，高温条件为：(140±5)℃。试验结束后，不能出现灯头插脚松动、发生破裂、鼓胀和皱缩，并且灯头插脚与可触及件之间的绝缘电阻不小于2MΩ，能承受抗电强度1500V(交流有效值)1分钟。耐火方面，要求能经受650℃灼热丝试验。 GB7000.1-2007标准对灯头绝缘材料耐热方面的要求是通过球压试验来考核的，球压试验温度为该绝缘部件的最高工作温度高25℃或者125℃，二者取最大值。试验时间为1h，通过压痕直径是否大于2mm来判定是否合格。耐火方面，由于灯头绝缘件既属于防触电绝缘件，有属于固定带电部件的绝缘件，所以需要同时进行650℃灼热丝和针焰试验。 两个标准考核方式各有其严酷的地方，目前也没有标准出台规定是按照哪种要求来对LED灯头绝缘件考核。但归根结底，还是要求厂家在选择LED日光灯灯头绝缘件时，要着重考核该绝缘材料的耐热和耐火性能。 从产品结构看，LED日光灯结合了双端荧光灯和灯具的特征，在对LED日光灯进行电气安全考核时，需要综合双端荧光灯的安全标准，灯具的安全标准以及LED驱动电源的安全标准，才能对产品进行更全面、细化的电气安全评估
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