摘要

　　文章介紹了國際國內(nèi)LED 控制裝置標(biāo)準(zhǔn)中的產(chǎn)品分類、主要安全要求，和適用范圍。分析了各類調(diào)光照明電器的特點(diǎn)以及調(diào)光LED 控制裝置應(yīng)該關(guān)注的特殊安全要求。文章還介紹了各種LED 控制裝置按使用的功能不同如何識(shí)別和采用對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　關(guān)鍵詞：SELV、隔離、調(diào)光、發(fā)熱限值

Yu Anqi

China National Light Source Quality Supervision Testing Centre (Shanghai),

China National Lighting Fitting Quality Supervision Testing Centre,

Shanghai Alpha Lighting Equipment Testing Ltd.

　　Abstract: This article introduces the product classification, main safety requirements and application scope in international and national standards of LED controlgear; analyzes the characteristics of diversified dimming lighting appliances and the specific safety requirements of LED dimming controlgear to which attention should be paid. This article also introduces how to identify and apply corresponding product standards according to operational function of diversified LED controlgear.

　　Key words: SELV (safety extra-low voltage), isolation, dimming, thermal limit

　　LED 在開始工作時(shí)，不需要預(yù)熱和觸發(fā)脈沖，在正常工作時(shí)，可以在特低安全電壓下工作，這些都是LED 較其它氣體放電光源來說獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了充分利用LED 的這些優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的LED控制裝置是保證照明LED 的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮的重要工作。在進(jìn)行LED 控制裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)GB19510.14/IEC61347-2-13 標(biāo)準(zhǔn)中6 章的分類要求，確定所設(shè)計(jì)的LED 控制裝置的分類。

　　一、LED 控制裝置的分類及適用場(chǎng)合

　　1、自耦式控制裝置

　　LED 自耦式控制裝置是指其內(nèi)部輸出電路與電源電路有內(nèi)在連接的一種控制裝置，這種控制裝置的輸出電壓雖然也可以做到與安全特低輸出電壓相同的電壓水平，但是由于其內(nèi)部的非隔離輸出特性，所以盡管兩個(gè)輸出端子之間的電壓值符合安全特低輸出電壓的要求，但每一輸出端子的對(duì)地電壓卻不可能在各種使用場(chǎng)合滿足安全特低電壓的要求。此類控制裝置不屬于SELV 標(biāo)志，其輸入、輸出端子與可以觸及的外部金屬之間，對(duì)內(nèi)裝式控制裝置，其防觸電保護(hù)起碼達(dá)到基本絕緣的要求;對(duì)于獨(dú)立安裝式控制裝置，則應(yīng)達(dá)到Ⅰ類或Ⅱ類的防觸電保護(hù)要求。

　　適用范圍：

　　此類控制裝置由于內(nèi)部沒有采用隔離措施，所以其轉(zhuǎn)換效率相對(duì)高一些，一般適用于對(duì)輸出電壓不需要達(dá)到SELV 的場(chǎng)合和/或燈具附加防觸電保護(hù)較充分的場(chǎng)合。

　　2、等效安全特低電壓或隔離式控制裝置

　　此類LED 控制裝置就其防觸電功能來說，整體上可看作為初級(jí)/次級(jí)之間具有加強(qiáng)絕緣功能的隔離變壓器。在其內(nèi)部的輸出電路與電源電路之間(包括印制線路板上的電路和元件之間以及隔離變壓器內(nèi)部)，對(duì)不高于250V 電壓的電源網(wǎng)絡(luò)(1)其爬電距離和電氣間隙應(yīng)不小于6mm～7mm(根據(jù)污染等級(jí)不同)。(2)輸入端在額定電源電壓下時(shí)，其輸出電壓應(yīng)不高于SELV 電壓的限值(有限值≤50V)。如果帶額定負(fù)載時(shí)，最大輸出電壓應(yīng)≤25V(有效值)，空載輸出電壓≤33V(有效值)并且峰值≤33 2 V 時(shí)，輸出端子可外露。(3)輸出端子和電源電路之間。為了EMC 防護(hù)或控制要求所跨接的電容器應(yīng)是Y1 電容或兩個(gè)串聯(lián)的且參數(shù)相同的Y2 電容。

　　適用范圍：

　　此類控制裝置應(yīng)安裝在燈具或具有類似防護(hù)功能的殼體內(nèi)，但是在滿足上述有關(guān)條件時(shí)，輸出端子可沒有防觸電保護(hù)，可外露。

　　3、獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置

　　獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置除了應(yīng)滿足上述等效安全特低電壓或隔離式控制裝置的要求外，還需滿足下述要求： [NT:PAGE]

　　(1)標(biāo)志：

　　獨(dú)立式安全特低電壓控制裝置在產(chǎn)品標(biāo)志上有下列獨(dú)特之處：ta 因?yàn)槭仟?dú)立安裝方式，所以可以理解成是燈具的電器箱部分，按燈具要求，應(yīng)有工作時(shí)最大環(huán)境溫度標(biāo)志ta 值，如不標(biāo)，則認(rèn)為ta=25℃。

　　(2)控制裝置內(nèi)部及支撐件的發(fā)熱限值

　　LED 控制裝置在聲稱的ta 環(huán)境溫度和1.06 倍的額定電源條件下正常工作，其變壓器繞組溫度應(yīng)不超過表1。

　　(3)控制裝置在短路或過載狀態(tài)下最大溫升值的限值

　　LED 控制裝置在額定電源電壓的0.94～1.06 倍處于短路或過載狀態(tài)下最大溫升值不得超過表3

　　(4)控制裝置的磁芯和繞組的周期試驗(yàn)

　　獨(dú)立式安全特低電壓LED 控制裝置的變壓器(包括磁芯和繞組)要進(jìn)行指定對(duì)應(yīng)溫度下的加熱潮態(tài)試驗(yàn)振動(dòng)絕緣和耐壓的10 個(gè)周期試驗(yàn)。試驗(yàn)樣品為3 個(gè)，10 個(gè)周期試驗(yàn)完成后，只允許其中一個(gè)樣品可發(fā)生繞組內(nèi)部的短路情況，但不允許出現(xiàn)繞組對(duì)磁芯以及各繞組之間的擊穿情況。

　　適用范圍：

　　獨(dú)立式安全特低電壓LED 控制裝置適用于沒有燈具附加防護(hù)的場(chǎng)合，如果具有合適的IP(防塵防水)等級(jí)，也可以直接安裝在室外。此類控制裝置一般可作為Ⅲ類燈具的電器箱部分，直接與Ⅲ類燈具配合使用。如果其輸出電壓控制在≤12V 時(shí)，可供游泳池和戲水池(普通人和燈具同在水中的情況)用燈具直接使用。

　　二、調(diào)光

　　調(diào)光是滿足人們對(duì)各時(shí)間段內(nèi)的不同照明需求的重要功能。各類人造光源的調(diào)光特性簡述如下：

　　1、各類熒光燈以及所配備的調(diào)光電子鎮(zhèn)流器一般應(yīng)在滿功率位置上啟動(dòng)熒光燈，否則將會(huì)造成燈不易啟動(dòng)或明顯影響燈的壽命。另外，當(dāng)熒光燈輸出功率由強(qiáng)到弱調(diào)整時(shí)，燈電弧電流的減小會(huì)造成的燈陰極溫度下降，使燈陰極達(dá)不到電子逸出功的溫度(1000K～1100K)，只有在電弧電流下調(diào)的同時(shí)相應(yīng)加大燈絲電流才能避免燈陰極溫度太低而造成的燈壽命下降。盡管這樣，由于燈低氣壓放電燈的負(fù)阻特性，當(dāng)熒光燈功率下調(diào)時(shí)，燈的管電壓將明顯升高，當(dāng)燈管處于很小功率輸出時(shí)，燈管電壓的大幅上升將使系統(tǒng)不能正常穩(wěn)定地工作，所以各類低氣壓放電熒光燈調(diào)光范圍一般只能在20%～100%范圍，并且隨著燈功率的下降，系統(tǒng)效率也明顯下降，而且一般還不能保證小功率輸出時(shí)不損害燈的壽命。

　　2、各類高強(qiáng)度氣體放電燈(高壓鈉燈，石英金鹵燈，陶瓷金鹵燈等)簡稱HID 以及所配合的電子鎮(zhèn)流器一般也需在滿功率位置上啟動(dòng)，另外當(dāng)燈的工作狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)才適合調(diào)光。當(dāng)HID 燈的功率下降時(shí)，電弧管內(nèi)的氣壓也隨之下降，燈的效率也會(huì)隨之下降，所以HID 燈的調(diào)光范圍基本控制在50%～100%范圍內(nèi)，否則將使HID 燈在低功率輸出時(shí)，系統(tǒng)效率大大下降。尤其是石英管芯的金鹵燈，當(dāng)其電弧功率下降時(shí)，電弧管內(nèi)的氣壓也明顯下降，這將明顯造成汞放電成份的增大，使光輸出成份中的紫外分量超標(biāo)，此時(shí)如果沒有燈具相應(yīng)的防護(hù)措施，必將明顯造成對(duì)被照射的人和物的紫外危害。

　　3、在迄今為止的各類人造光源中，LED 是最適合于在調(diào)光狀態(tài)下工作的，其寬廣的動(dòng)態(tài)工作范圍只要求控制流過其的工作電流就能方便地并且在不損害其壽命的前提下實(shí)現(xiàn)0～100%的調(diào)光。另外，LED 也是各類人造光源中，唯一具有與控制電路配全且當(dāng)輸出功率減小時(shí)，光效反而升高的產(chǎn)品。[NT:PAGE]

　　LED 這種優(yōu)良的調(diào)光特性，使人們都躍躍欲試地想嘗試制造各種具有調(diào)光功能的LED 控制裝置來實(shí)現(xiàn)調(diào)光。但在調(diào)光LED 控制裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意LED 控制裝置中控制電路與主電路的隔離絕緣問題。一般的具有調(diào)光功能的LED 控制裝置，在其控制端都采用一個(gè)低壓直流電壓源(一般為0～10V)來實(shí)現(xiàn)控制(外接一個(gè)調(diào)光電位器本質(zhì)上也是利用控制裝置的內(nèi)部電路，實(shí)現(xiàn)調(diào)整直流電壓來控制調(diào)光的功能)。科技的進(jìn)步使人們都廣泛采用電腦及相應(yīng)的配套電路來實(shí)現(xiàn)調(diào)光的自動(dòng)化，如果我們采用各種日光、紅外、聲控等感應(yīng)器再配有智能化的電腦控制網(wǎng)絡(luò)，把電腦端口直接連接到LED 控制裝置的控制端就能實(shí)現(xiàn)既有舒適照明，又能自動(dòng)節(jié)電的效果，但這一系統(tǒng)中，如果控制裝置內(nèi)部的電源電路和控制電路發(fā)生電連接或擊穿，將會(huì)使電源電壓竄入到低壓控制系統(tǒng)中，這將嚴(yán)重危及人們的防觸電安全性。為此，國際國內(nèi)有關(guān)燈的控制裝置標(biāo)準(zhǔn)中特別規(guī)定了控制端子與電源電路之間起碼具有基本絕緣，當(dāng)控制端子聲稱能直接連接安全特低控制電壓時(shí)(SELV)，則控制裝置內(nèi)控制電路與電源電路之間應(yīng)具有強(qiáng)化絕緣功能。這意味著，具有調(diào)光功能的LED的控制裝置，其內(nèi)部控制電路與電源電路之間在線路板上、元器件之間以及具有隔離作用的變壓器內(nèi)部的爬電距離、電氣間隙、抗電強(qiáng)度都要達(dá)到基本絕緣或強(qiáng)化絕緣的指標(biāo)要求。在這一方面，采用光電隅合器和合適的隔離變壓器是解決這一問題的較好方案。

　　注：作為強(qiáng)化絕緣的變壓器內(nèi)隔板或光電隅合器的光/電器件間的絕緣物質(zhì)厚度應(yīng)≥0.4mm。

　　三、各類LED 控制電路的區(qū)分及對(duì)應(yīng)適用的安全標(biāo)準(zhǔn)

　　在IEC61347-2-13 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前，LED 控制裝置采用的安全標(biāo)準(zhǔn)有GB19510.12/IEC61347-2-11 標(biāo)準(zhǔn)，也有采用IEC61347-2-2 標(biāo)準(zhǔn)的，目前IEC61347-2-13 標(biāo)準(zhǔn)已頒布，所以對(duì)照明用LED 的控制裝置，按照IEC61347 系列標(biāo)準(zhǔn)的含義，應(yīng)按如下原則選用對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)僅具有恒壓輸出功能或具有恒流輸出功能或兩者功能兼有的控制裝置，應(yīng)采用IEC61347-2-13 安全標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

　　(2)僅具有控制LED 亮暗、閃動(dòng)、顏色變化功能的控制裝置，應(yīng)采用GB19510.12/IEC61347-2-11 安全標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

　　(3)如果一個(gè)控制裝置兼有上述二者功能的(不可分開的一個(gè)整體)，應(yīng)按照IEC61347-2-13 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。(因?yàn)镮EC61347-2-13 的內(nèi)容大于等于GB19510.12/IEC61347-2-11 的內(nèi)容。)

　　(4)單一采用已獲CCC 認(rèn)證的開關(guān)電源不能免除燈具內(nèi)LED 附加的限流電路的試驗(yàn)，這類燈具中LED 附件的限流電路試驗(yàn)應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn)仍應(yīng)按照上述(1)～(3)的原則。

　　尤其是這類燈具內(nèi)的LED 限流元件采用電阻時(shí)，并且這些電阻被直接安裝在印制線路板上時(shí)，應(yīng)模擬LED 短路異常狀態(tài)，隨后測(cè)量電阻的發(fā)熱溫度，此溫度應(yīng)低于印制線路板的耐溫極限。

　　結(jié)束語：

　　LED 控制裝置的各項(xiàng)性能指標(biāo)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到照明用LED器具的整體效率和使用壽命等重要使用功能，但是對(duì)于各類電器來說，其安全指標(biāo)是確保正常使用時(shí)不對(duì)使用者和周圍環(huán)境產(chǎn)生各種危害的更高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求(強(qiáng)制性要求)LED 控制裝置只有在滿足各項(xiàng)安全要求的前提下，才有意義來衡量其性能指標(biāo)的優(yōu)劣。

　　參考文獻(xiàn)：

　　(1)IEC61347-2-13：2006 燈的控制裝置 第13 部分：LED 模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求。