LED城市亮化

市五色灯光工程有限公司

LED 灯具的安规要求

1 引言

    LED 具有节能 、环保的优 势 ,在灯具产业的发展已成为主要趋势。由于 LED 所使用的技术及产品属性已与传统灯具大不相同,因此现行的一般灯具安全标准规范显然已不适用 。为协助业者正视此项议题 ,本期将以 LED 灯具所使用的技术 、可能应用的范畴 、及目前 UL 所使用的安全评估来对此进行明。


2 LED灯具技术及特性

  所谓的 LED 灯 具 ,顾 名思 义 ,是 指灯 具产 品采 用 LED(Light—em itting D i0de,发光二极管) 技术做为主要 的发光源 。LED 是一种同态的半导体组件,其利用电流顺向流通到半导体 p-n 结耦合处,再由半导体中分离的带负电的电子 与带正电的电洞两种载子相互结合后,而产生光子发射,不同种类的 LED 能够发 出从红 外线 到蓝光 之间 、与紫 光到紫 外线之间等不 同波 长的光线 。近几年 的新发展则 是在 蓝光 LED 上涂七萤光粉 ,将 蓝光 LED 转 化成 白光 LE D 产 品。此项操作般需要搭配驱动电路 (LED Driver) 或电源供应器 (Pow —

er Supply),驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源,并同时完成与 LED 相符合 的电压和电流 ,以驱动相配合 的组件 。LED 灯具 的灯泡体积 小 、重量 轻 ,并 以环氧 树脂封装 ,可承受高强度机械冲击和震动,不易破碎,且亮度衰减周期长 ,所 以其 使用 寿命可长达 50,000 —100 ,000 小 时 ,远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的 10 ,000 小时。由于 LED 灯具的使用年限可达 5 一lO 年,所以不仅可大幅降低灯具替换 的成本 ,又因其具有极小 电流 即可驱 动发光的特质 ,在 同样照 明效果 的情 况下 ,耗 电量也只有 萤光灯 管的二分之一 ,因此 LED 也 同时拥有省 电与节能 的优点 。不过 因为 LED 的部份技 术 尚嫌不足 ,所 以起初 使用 在灯具上 的缺点包 括光品质 (演色性 、一致性 、色 温) 较差 、散热不易 、且价格偏 高 ,而其 中不 当的散热 ,则 会导致 LED灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。随着制 造技 术在近十年来 的突 飞猛 进 ,上述缺点 ,包括LED 的热阻逐 渐降低 、光 品质也 在提升 中 。2008 年 ,除 了LED 白冷光 的发光效率 已达到 100 Lm/W ,而 LED 暖 白光 的发光效率 ,预计 在 2010 年 ,也 可从 目前 的 70 Lm/W 提高 至

100 Lm/W 。与 目前其 它通用光 源相较 ,钨丝灯泡约 15 Lm/W  、 萤光日光灯约 45-60 Lm/W 、HID 灯 约 120-150Lm/W ,LED 的发光效率 显然 已渐具优 势 ;以下是 针对 LED

及其它常见灯具 的灯性 比较 :


3 LED灯具应用范畴

  随着技 术的改善 ,LED 灯具的用途 已由过去数十年单纯应用在指示灯 、信号灯等,逐步使用在手机背光源、车内用照明、煞车灯、LCD 电视 、手提电脑背光源等辅助照明;而在近两年内,其开始成为主照明系统 ,所应用的范畴可涵盖建筑、户外 、商业 、及居家等,产品则分别有:


4 LED灯具的安全规范

  有感 于 LED 光源 制造 技 术 的提 升 、应 用 层 面的 变广 ,且现行 的 UL 灯具产品安规标 准 ,对于 LED 光源并无 明确 的规范 ,因此在 2005 年 ,U L 即着手草拟 LED 光源产品 的安全规范 一Subject 8750 ,以规范一般性的基本结构评估,来补充灯具产 品安规标 准的不 足 ,并计 划未来 将正式 生效成 为 U L8750 安规标 准 ,做 为所有 以 LED 为光 源的灯具 类产 品安全检测的主要依据。


4.1 LED灯具在UL标准的分类

  以下 首先针 对 LED 灯具 、LED 灯泡 及 LED 驱动器等 三种基本产 品分类 ,及其分别 沿用至各成 品或零件 时 ,所应 参考的 U L 安规标准及应特别注意事项 ,以做为业者欲进行产品安规检测的基本指南。不过该表仅供读者参考,产品实际的归类 ,仍须依产品的用途及其使用环境来决定。


4.2 Subject 8750 的安全评估与测试

  在大略了解各产品应参考的标准后 ,以下将简单说明与上述标 准互补 的 Subject 8750 。Subject 8750 目前已更新至第3修订版 ,内容共分 为 12 章 ,其中第 1 —4 章为 :包含 范畴 ,定义等总章;第 5 —9 章为:结构要求 ;第 10 —11 章为 :测试评估 ;第 12 章则为 :产品标示。以下即针对 “结构要求”与 “测试评估”等两大内容架构陈述O 不过在此特别提醒读者,由于每一本安规标准的产品用途与使用环境规定有所不同,因此采用 Subject 8750 条文规范的程 度 自然也不尽相 同。


4.2.1 结构要求 (5 —9 章)

(1) 使用环境考量 :产 品使用 在不 同环 境下 ,如 干燥(Dry) 、潮湿 (D am p) 、户外 (W et) 等场所,安规标准对于带电体的间距 、塑料外壳、测试、警示标语 (M arking) 等,会有不同的要求。

(2) 机械性结构要求:此部份首重外壳的安全要求 ,并着重 在防火 、防 电击 、防碰 撞等性 能 ;另在 金属外 壳 的厚度、防腐蚀性及塑料外壳的物理特性也有所要求,其它还有对隔板 、内线保护 、抗拉 、灌胶等规定。

(3) 电气性结构要求:包括危险带电体的避免接触、外露的结线端子 、内部结线 、供 电端 与负载端 的连结 、电路 的隔 离 、绝 缘材 质的使 用 、印刷 电路 板 的规格 、带 电体 的间距 、电子零件、保护装置 、及 Class 2 或 LPS 安全 回路的能量 限制等 ,皆在此部份的规范范围 内。

(4) 其它要求 :如 LED 电源 、LED 数组 、LED 模块及LED 控制模块等安全及外壳要求等。LED 的电源可以是下列

标 准所 验证 的电 源供 应器 ,包 括 U L 1012 ,U L 13 10 及 uL60950—1。基本上 ,LED 数组、LED 模块及 LED 控制模块只要位于 LPS /C 1ass 2 安全回路上 ,就没有任何电气外壳的要求 。LED 灯具对 于电源输 出方式的规定为基本绝缘 ,与完全没有隔离是一样的。对于 LED 数组、LED 模块及 LED 控制模块 ,如果使用的电源不用大到超过 LPS /Class 2 ,建议最好要符合 LPS/Class2。反之 ,若使用的能量将大于 LPS/Class 2,则有没有提供隔离一次侧与二次侧电源电路的绝缘 ,对塑料外壳的要求上,是没有差别的。


4 。2.2 测试评估 (10-11 章)

  在 Subject 8750 的测试项 目部份 ,U L 对产 品常进行 的测试 如后 :输 入测试 (Input Test)、温 升测试 (LED M odule Nor—m al O perations Tem perature Test)、绝 缘 耐 压 测 试 (Dielectric

V oltage W ithstand Test)、异 常操 作 测试 (A bnorm al C onditionTests)、电子 零件 异 常 测试 (U nreliable C om ponent Abnorm alTest)、50 瓦电路量测 (50一W PointPow erM easurem entTest)等 。


5 LED 灯具最新产品类别 (CCN)

  因为 LED 灯具 应用 范 围的 日渐 广 泛 ,所 以在 今 年度 ,U L 定义了一些与 LED 应用有关的新的产品类别 (CCN ) ,如 O O QA 2 (LE D 模块 ,U L 8750) 、FK SZ (LE D 驱 动 器 ,U L935) 、O O LV (节 能 灯 泡 ,U L1993) 、Q o vz (可 携 式LED 灯具 ,U L 153) ,Q O V A (LED 厨 柜灯 ,U L 153) 、IFA M(LED 固定 式灯具 ,UL 1598) 、IFA O (LED 嵌灯 ,U L 1598)等,业者可根据不同产品类别进行 U L 安规的申请。在此例

举 日前 与业者 较为 息息相 关 的 CCN ,包 括 O O Q A 2 与 FK SZ的定义如下:

备注:经由 U L 1012 ,U L 1310 与 U L 60950—1 所验证的

电源供应器,也可以通过申请成为 FK SZ 的 LED 驱动器。


6 结束语

  虽然 LED 应用在灯具的技术上 ,尚有发光效率不足 、散热限制等议题尚待克服 ,然而在迈人绿色能源的时代 ,LED 光源市场的发展前景仍是十分可期待。虽然 LED 灯具的安规标准尚处于磨合的阶段 ,但如果业者在进行产品研发时 ,可以主动积极注入新的安全 思维 ,并随时留意国际市场上的产品检测信息,势必能够提升产品在未来的竞争力。


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