LED控制装置标准中主要安全要求的解析 [论文] - 资料频道

LED控制装置标准中主要安全要求的解析[3]

2010-9-14　　来源：中国照明网　　作者：俞安琪　王月丽　李妹　　有11005人阅读

　　LED在开始工作时，不需要预热和触发脉冲；在正常工作时，可以在特低安全电压下工作，这些都是LED较其它气体放电光源来说独特的优点。为了充分利用LED的这些优点，设计性能优良的LED控制装置是保证照明LED 的优点得到充分发挥的重要工作。在进行LED控制装置的设计时，首先应根据GB19510.14/IEC61347-2-13 标准中6 章的分类要求，确定所设计的LED控制装置的类别。

　　1.雷电的差模干扰、防护要求和对策

　　我们知道雷电发生时，会向空中发射一个广谱的无线电波，这一电波被架空的电源线接受，由于我国的三相四线制供电网络是采用的零线接地的极性电源供电方式，这就造成了每一单相供电线路在接受感应的雷电脉冲电压信号时，会因为两根供电线路对地泄放回路的阻抗不同而使两根导线之间产生一个差模（即输入两根电极之间）的雷电脉冲电压干扰信号，这一差模干扰信号在到达整流二极管时，只要高于二极管的最高反向耐压，整流电路就会被瞬时击穿损坏。

　　在电路中，EMI 防护的LC 电路对雷电感应信号稍有一些削弱的作用，但主要是依靠并联在电路输入端的压敏电阻（图中MOV1 和MOV4）来防护雷电感应的差模干扰。控制装置对差模防雷电感应的需求是，压敏电阻在正常工作时应处于高阻状态，当差模雷电信号到来时，削弱这一信号的幅值使雷电信号小于整流二极管的最大反向耐压，这一电路在这一方面显然是比较成功的。

　　2.雷电的共模干扰防护需求及对策

　　雷电发射的无线电波在被架空的电源线接收后，因为每一导线对瞬时感应的雷电信号泄放回路都存在一个阻抗，所以同时会产生一个两极对地之间的共模干扰信号，电路图中采用MOV2、MOV3 和RAI 组成的对地泄放回路来解决这一问题。当共模的雷电感应信号在500～600V 时，压敏电阻和防雷管动作，把雷电感应信号幅值削低。单纯从雷电防护角度讲这一电路是可行的，但是，由于这一电路的存在，却破坏了整个控制装置的基本绝缘和防触电要求。众所周知，电器中的接地端子在通电工作时都是能被触及的，在防触电指标方面，都是采用双重保险的方法，例如防触电保护Ⅰ类的灯具，是由基本绝缘加外部可触及金属的接地来实现双重保险。这样当外部接地连接线被断开时，还有基本绝缘作为保障，在这一电路中对于输入电路与接地端子之间连接的元件，实际是“跨接”了基本绝缘，对于这种跨接基本绝缘的元件或组合件，GB19510.14/IEC61347-2-13（LED 控制装置的安全要求）标准及引用的GB8898/IEC60065 标准中有严格的要求，规定跨接基本绝缘的电容应是Y2电容，其直流或峰值耐压可达6KV，规定跨接强化绝缘的电容应是Y1 电容，其直流或峰值耐压可达8KV，以做到万无一失。从图中可看出，在EMI 的防护电路中，以及输入/输出的隔离方面，都采用了Y1 电容和光电隅合器，这是符合要求的，但同样是跨接基本绝缘的MOV2、MOV3 和RAI 组成的防雷电路，则根本不符合作为跨接基本绝缘的元件要求，对于跨接基本绝缘的组合件，应经得起基本绝缘所要求的介电强度，而该电路中采用的防雷管RAI 显然不能达到这一要求，当防雷管处于导通状态时，两个压敏电阻就变成直接跨接基本绝缘的电阻，对于此类电阻，GB8898/IEC60065 标准14.1 中有明确规定，“电阻的阻值在过载时应足够稳定，并且电阻上应明显看得出（或可确定），其两个电极之间的电气间隙应≥3mm，从上述这两条要求来看”，压敏电阻在过载时阻值骤变并且两个电极之间的电气间隙不到3mm,显然不符合这些要求。

　　LED 控制装置共模防感应雷电的需求是，因为电路（基本都在PCB 板上）与壳之间应具备基本绝缘，所以在基本绝缘的介电强度阀值（2U＋1000V，基本为1440V）下，是其自身能抵抗的，不需要防感应雷电电路过早地起作用, 防感应雷电电路过早地起作用降低了基本绝缘的抗电抗度要求，从理论上讲，防感应雷电电路的动作阀值应在2U＋1000V 以上才起作用。在实际应用中，控制装置线路板及各元件与壳之间的电气间隙应保持在3mm 以上，在外壳较薄易形变的位置及电气间隙可能变化的场合还应加有抗电强度达3000V 以上的绝缘内衬（聚酯薄膜），使LED 控制装置的抗电强度能可靠达2200V（有效值）以上。而把防雷电感应器件的动作阀值控制在2500V（峰值）左右，即基本绝缘能力和防感应雷电的动作阀值有一个交叉的区域，这样就能保证LED 控制装置既具有良好的防感应雷电的功能，又具有完全符合标准要求的抗电强度及防触电特性。人类的防雷电的能力是有限的，只能基本防止感应雷电对 LED 控制装置的破坏作用，而如果是雷电直接击中，是无法防止其损坏的。

　　（四）各类LED 控制电路的区分及对应适用的安全标准
　　在 GB 19510.14/IEC61347-2-13 标准发布前， LED 控制装置采用的安全标准GB19510.12/IEC61347-2-11 标准，也有采用IEC61347-2-2 标准的，目前GB19510.14/IEC61347-2-13 标准已颁布，所以对照明用LED 的控制装置，按照IEC61347 系列标准的含义，应按如下原则选用对应的检验标准：

　　（1）仅具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置，应采GB19510.14/IEC61347-2-13 安全标准检验。

　　（ 2 ）仅具有控制LED 亮暗、闪动、颜色等逻辑变化功能的控制装置，应采用GB19510.12/IEC61347-2-11 安全标准检验。

　　（3）如果一个控制装置兼有上述二者功能的（不可分开的一个整体），应按照GB19510.14/IEC61347-2-13 标准进行试验。（因为GB 19510.14/IEC61347-2-13 的内容大于等于GB19510.12/IEC61347-2-11 的内容）。

　　（4）单一采用已获CCC 认证的开关电源不能免除灯具内LED 附加的限流电路的试验，这类灯具中LED 附件的限流电路试验应采用的标准仍应按照上述（1）～（3）的原则。

　　尤其是这类灯具内的 LED 限流元件采用电阻时，并且这些电阻被直接安装在印制线路板上时，应模拟LED 短路异常状态，随后测量电阻的发热温度，此温度应低于印制线路板的耐温极限。

　　对于各类电器来说，安全指标是确保正常使用时不对使用者和周围环境产生各种危害的更高一级标准要求（强制性要求）LED 控制装置只有在满足各项安全要求的前提下，才有意义来衡量其性能指标的优劣。本文所介绍的LED 的有关标准内容，只相当于冰山露在水面上的部分，只有对LED 的标准要求读解全了、懂了，LED 照明产业才会在它的长项领域得到长足的发展的。

　　参考文献：

　　[1] IEC61347-2-13：2006 灯的控制装置第 13 部分：LED 模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求。
　　[2] IEC 62384：2006 LED 模块用直流或交流电子控制装置性能要求。

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