目前常見的LED日光燈，外型尺寸上基本參照T8、T10的日光燈進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的地方主要在于光源使用材料不同，LED日光燈有內(nèi)置電源（也不排除有些設(shè)計(jì)成電源外置）而傳統(tǒng)雙端熒光燈靠外置鎮(zhèn)流器激發(fā)。從電氣角度看，LED日光燈既是光源，又極似燈具，它既要符合雙端熒光燈安全標(biāo)準(zhǔn)GB 18774-2002中對(duì)燈頭部分尺寸和耐熱、耐火的要求，也需要滿足燈具標(biāo)準(zhǔn)GB7000.1-2007標(biāo)準(zhǔn)和GB19510.1-2009標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)整燈以及內(nèi)置LED驅(qū)動(dòng)電源關(guān)于結(jié)構(gòu)、內(nèi)部線、爬電距離和電氣間隙、絕緣和電氣強(qiáng)度、耐熱、耐火等方面的要求。
本文將結(jié)合GB18774-2002與GB7000.1-2007兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，從結(jié)構(gòu)、內(nèi)部接線、防觸電保護(hù)、絕緣電阻和電氣強(qiáng)度、爬電距離和電氣間隙、耐熱和耐火這幾個(gè)方面分析LED日光燈可能存在的安全問(wèn)題。
一、結(jié)構(gòu)方面
LED日光燈容易出現(xiàn)問(wèn)題的是燈頭、螺釘、基本絕緣與可觸及金屬件的接觸這三個(gè)地方。燈頭需要符合GB18774-2002規(guī)定的扭矩試驗(yàn)和GB2799-2001規(guī)定的尺寸要求。其中，GB18774-2002規(guī)定的扭矩試驗(yàn)要求高溫試驗(yàn)前后都須符合該標(biāo)準(zhǔn)2.3.1條款的規(guī)定，即扭矩試驗(yàn)施加時(shí)，燈頭各部件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)不超過(guò)6°。燈頭施加的高溫條件為（125±5）℃，加熱時(shí)間為(2000±50)h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：（140±5）℃。高溫條件和持續(xù)時(shí)間對(duì)于燈頭使用塑料材料的LED日光燈的考核比較嚴(yán)酷，使用耐熱性不大好的塑料燈頭，在施加這么長(zhǎng)時(shí)間的高溫條件后，很可能塑料件就已經(jīng)軟化。若使用金屬燈頭，相對(duì)而言，較容易滿足這個(gè)試驗(yàn)條件，但也需考慮到金屬燈頭與LED日光燈燈體之間的連接牢靠程度以及爬電距離和電氣間隙等。
LED日光燈燈頭處螺釘主要起著燈頭與燈體之間的連接與固定作用。目前，常見的LED日光燈燈頭處的螺釘直徑是小于3mm的，而根據(jù)GB 7000.1的規(guī)定，這類螺釘需要旋入金屬。目前常見的做法是，LED日光燈使用鋁外殼，而這個(gè)螺釘直接旋入金屬外殼，這樣也可以滿足要求。但由此產(chǎn)生的一個(gè)常見問(wèn)題是，螺釘在旋入金屬外殼后，螺釘與燈頭帶電金屬件之間靠的太近，容易導(dǎo)致爬電距離和電氣間隙不合格。
LED日光燈內(nèi)部接線主要用于連接燈頭插銷與內(nèi)置電源的輸入和輸出，內(nèi)置電源與鋁外殼之間通過(guò)套管隔離開。根據(jù)GB7000.1的規(guī)定，內(nèi)部帶電部件與可觸及金屬件之間的絕緣須滿足雙重絕緣或者加強(qiáng)絕緣。這就要求套管的絕緣需要滿足加強(qiáng)絕緣級(jí)的抗電強(qiáng)度要求。
二、內(nèi)部接線
根據(jù)GB7000.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，LED日光燈使用的內(nèi)部接線需要考核的地方主要是線徑和絕緣厚度，機(jī)械損傷，絕緣層受熱溫度，以及絕緣是否符合要求四個(gè)方面。一般而言，內(nèi)部線在機(jī)械損傷的防護(hù)方面不會(huì)有問(wèn)題，主要問(wèn)題會(huì)出在其他三個(gè)方面。按照GB7000.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，正常電流低于2A（一般LED日光燈的工作電流不會(huì)超過(guò)2A）時(shí)，內(nèi)部導(dǎo)線的標(biāo)稱截面積不小于0.4mm²，絕緣層厚度不小于0.5mm。并且，從絕緣角度講，由于鋁殼屬于可觸及金屬部件，內(nèi)部基本絕緣不能與鋁殼直接接觸，這就要求內(nèi)部導(dǎo)線需為雙重絕緣線，除非有相關(guān)證書能證明導(dǎo)線的絕緣層能符合加強(qiáng)絕緣要求，這時(shí)內(nèi)部線使用單層絕緣線也是可以的。但目前市場(chǎng)上LED日光燈使用的內(nèi)部線很少同時(shí)考慮到截面積、絕緣層厚度和絕緣線等級(jí)的要求。
另外，內(nèi)部導(dǎo)線在走線的時(shí)候，還需要注意避免導(dǎo)線與內(nèi)部電源發(fā)熱較大的部件直接接觸，例如變壓器、濾波電感、橋堆、散熱片等，因?yàn)檫@些部件在LED日光燈工作時(shí)，溫度很有可能會(huì)超過(guò)內(nèi)部導(dǎo)線絕緣材料的耐熱溫度值。內(nèi)部導(dǎo)線走線時(shí)不接觸發(fā)熱較大的部件，能避免產(chǎn)生絕緣層局部過(guò)熱導(dǎo)致的絕緣層破損，產(chǎn)生漏電或者短路等安全問(wèn)題。
圖1 圖2
圖1 內(nèi)部線使用單層絕緣線，并且線與可觸及金屬鋁外殼直接接觸
圖2 內(nèi)部線在布線時(shí)，與發(fā)熱量大的變壓器、電感等接觸
三、防觸電保護(hù)
LED日光燈在防觸電保護(hù)方面，可能會(huì)出現(xiàn)不合格的情況一般有兩種，一是燈頭與燈體之間未可靠連接導(dǎo)致人手可直接拆下燈頭，從而導(dǎo)致試驗(yàn)?zāi)苤苯佑|及內(nèi)部帶電部件；二是內(nèi)部絕緣未做好，導(dǎo)致外殼漏電。
四、絕緣電阻和電氣強(qiáng)度
從電氣的分類看，LED日光燈屬于II類防電擊類型，這就要求LED日光燈的輸入到可觸及件之間，以及輸入到安裝表面之間需要滿足加強(qiáng)絕緣級(jí)的絕緣電阻和抗電強(qiáng)度要求。目前很多LED日光燈在進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)能通過(guò)，但抗電強(qiáng)度試驗(yàn)通不過(guò)，主要是內(nèi)置電源的變壓器選擇以及LED模塊鋁基板的安裝位置所導(dǎo)致。很多企業(yè)出于節(jié)約成本或者電源效率高的目的，選擇使用非隔離變壓器，這就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)置電源的輸入和輸出端之間不能滿足加強(qiáng)絕緣級(jí)的抗電強(qiáng)度要求。同時(shí)，由于在安裝時(shí)，LED模塊的鋁基板與金屬外殼直接接觸，這就導(dǎo)致輸入端到可觸及件之間的絕緣等級(jí)不能滿足加強(qiáng)絕緣級(jí)的抗電強(qiáng)度要求。
要滿足加強(qiáng)絕緣級(jí)的抗電強(qiáng)度要求，可以選擇使用隔離變壓器將內(nèi)置電源的輸入與輸出進(jìn)行電氣隔離，或者不使用金屬外殼，改用絕緣材料的外殼。但如果使用絕緣材料外殼的話，還需考慮前文所述的直徑小于3mm的螺釘需旋入金屬的問(wèn)題。
五、爬電距離和電氣間隙
LED日光燈在設(shè)計(jì)時(shí)，除了需要考慮燈頭帶電部件到可觸及件以及不同極性帶電部件之間的爬電距離和電氣間隙外，由于電源內(nèi)置，所以內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電源還需滿足GB19510.14-2009標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的爬電距離和電氣間隙的要求。
六、耐熱和耐火
對(duì)于耐熱和耐火試驗(yàn)，GB18774-2002和GB7000.1-2007中的規(guī)定有一定差異，差異主要集中在LED日光燈使用的絕緣材料燈頭上。燈頭部位的絕緣材料屬于防觸電絕緣部件，也同時(shí)屬于固定帶電部件的絕緣材料。
GB18774-2002標(biāo)準(zhǔn)耐熱方面的要求是，燈頭施加高溫條件為（125±5）℃，加熱時(shí)間為168h。如果使用G13燈頭，并且燈功率大于40W時(shí)，高溫條件為：（140±5）℃。試驗(yàn)結(jié)束后，不能出現(xiàn)燈頭插腳松動(dòng)、發(fā)生破裂、鼓脹和皺縮，并且燈頭插腳與可觸及件之間的絕緣電阻不小于2MΩ，能承受抗電強(qiáng)度1500V（交流有效值）1分鐘。耐火方面，要求能經(jīng)受650℃灼熱絲試驗(yàn)。
GB7000.1-2007標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燈頭絕緣材料耐熱方面的要求是通過(guò)球壓試驗(yàn)來(lái)考核的，球壓試驗(yàn)溫度為該絕緣部件的最高工作溫度高25℃或者125℃，二者取最大值。試驗(yàn)時(shí)間為1h，通過(guò)壓痕直徑是否大于2mm來(lái)判定是否合格。耐火方面，由于燈頭絕緣件既屬于防觸電絕緣件，有屬于固定帶電部件的絕緣件，所以需要同時(shí)進(jìn)行650℃灼熱絲和針焰試驗(yàn)。
兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)考核方式各有其嚴(yán)酷的地方，目前也沒有標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)規(guī)定是按照哪種要求來(lái)對(duì)LED燈頭絕緣件考核。但歸根結(jié)底，還是要求廠家在選擇LED日光燈燈頭絕緣件時(shí)，要著重考核該絕緣材料的耐熱和耐火性能。
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，LED日光燈結(jié)合了雙端熒光燈和燈具的特征，在對(duì)LED日光燈進(jìn)行電氣安全考核時(shí)，需要綜合雙端熒光燈的安全標(biāo)準(zhǔn)，燈具的安全標(biāo)準(zhǔn)以及LED驅(qū)動(dòng)電源的安全標(biāo)準(zhǔn)，才能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更全面、細(xì)化的電氣安全評(píng)估。（全文選自《半導(dǎo)體照明》雜志2011年第7期 編輯：maysoong）
參考文獻(xiàn)
[1] GB7000.1-2007 《燈具 第1部分：一般要求與試驗(yàn)》.
[2] GB19510.1-2009《燈的控制裝置 第1部分：一般要求和安全要求》.
[3] GB19510.14-2009《燈的控制裝置 第14部分:LED模塊用直流或交流電子控制裝置的特殊要求》.
[4] GB18774-2002 《雙端熒光燈 安全要求》.
[5] GB2799-2001《插腳式燈頭的型式和尺寸》.
