北美灯具安全要求

安全要求

美国市场对于半导体照明产品的安全要求主要体现在LED模块、控制模块、电源、灯具及相关配件上。其中,UL Subject 8750为LED模块、控制模块、电源提出了详细的安全要求,此外,电源安全还可参照UL 1310、UL1012或UL 60950-1中的相应规定。而UL 1598、UL 1993、UL 1574等系列UL有关传统照明设备的标准为半导体照明的终端产品提出了安全规范。如果要顺利进入美国市场,企业需要将以上要求综合进行考量。

LED光源安全要求——UL 8750

由于LED光源与传统电光源有着很大的不同,且现行的UL照明安规标准对于LED光源并无明确的规范,因此早在20xx年,UL即着手草拟LED光源产品的安全规范——UL 8750《照明产品中使用的LED光源的调研框架》,以补充传统照明产品安规标准在LED照明适用上的不足,并于20xx年11月正式发布第一版,作为所有以LED为光源的灯具类产品安全检测的主要依据。对于出口北美地区的LED企业而言,UL 8750将成为其需要遵循的主要安全规范。 UL 8750内容共分9章,其中第1至3章为适用范围、通用要求、定义等;第5至7章为环境考量、机械结构、电气结构;第8章为性能测试;第9章为产品标识。本节将对其中的主要内容进行介绍。

1. 适用范围

UL 8750标准涵盖了工作在可见光400nm-700nm范围内,作为灯具或其它照明器具中的LED设备。本标准也涵盖了LED设备的零部件,包括本标准中定义的LED驱动、控制器、阵列、模块和封装。

UL 8750所适用的照明器具一般在依照美国国家电工法规(ANSI/NFPA 70)所列的非危险的环境下使用,并适用于600V及其以下的电源分支。此外,该规范也适用于与诸如电池、燃料电池等类似的隔离式电源连接的LED光源。

UL 8750所适用的照明器具包括如下几类:

灯具,UL 1598;

便携式电子灯具,UL 153;

舞台与工作室照明,UL 1573;

潜水用照明,UL 676;

游泳池照明,UL 676;

轨道照明系统,UL 157;

信号灯,UL 48;

紧急照明灯与出口标示灯,UL 924;

自镇流灯,UL 1993;

逃生出口路径标示系统照明,UL 1994;

小夜灯,UL 1786;

柔性照明产品,UL 2388;

低压照明系统,UL 2108;

灯座配件,UL 496;

低压景观照明,UL 1838;

用于危险场所的灯具,UL 844。

2. 环境考量

这一部分主要对产品使用在不同环境下,如干燥(Dry)、潮湿(Damp)、泡水(Wet) 等场所的有关带电体的间距、塑料外壳、测试、警示标语等方面的安全要求。

(1) 干燥环境下使用:

如果相关产品仅仅在干燥环境下使用,则需标识“仅适用于干燥场所”;产品的纸箱或设备上不能以标识、指示或图例等任何信息形式暗示或描述该产品可在潮湿或泡水的环境下使用。

(2) 预定能在潮湿环境中使用的产品应满足:

能承受标准中所述的环境试验,除非带电部件和印刷电路板的带电部件和线路被覆膜和涂层覆盖。

被标记为适合潮湿地点,不能以标识、指示或图例等任何信息形式暗示或描述该产品可在泡水的环境下使用。

(3) 预定能在泡水环境中使用的产品应满足:

能承受标准中所述的环境试验,除非带电部件和印刷电路板的带电部件和线路被覆膜和涂层覆盖。

如果提供了聚合物外壳,需符合UL 746C中关于UV光照和低温测试的要求。

标识“适于泡水环境中使用”。

3. 机械结构

该部分对金属外壳的安全要求、外壳的聚合物材料、阻绝层、导体保护、抗拉、灌封胶等方面进行了严格要求。

(1) 金属外壳

在外壳厚度方面,应满足UL 1310《2类电源》的表8.1“外壳材料最低厚度”中的要求(见表3.1)。

表3.1 金属外壳最低厚度要求(引自UL 1310)

金属在小的、平的、无钢筋表面以及其形状或尺寸能提供足够机械强度的表面上(mm)在布线系统被接地的表面上(mm)在相对大的无钢筋表面上(mm)

铸模1.2-2.0

可锻铸铁1.6-2.4

其他浇铸金属2.4-3.2

无涂层钢片0.660.810.66

镀锌钢片0.740.860.74

除铜外的非铁金属片0.911.140.91

除去预加工铁板、封闭钢管、悬轴位置上的边缘、穿孔、焊点外,所有金属零件,包括铰链、螺钉和紧固件,装配完成后应以油漆、涂料或电镀方式防止腐蚀。铜、铝、铜铝合金、不锈钢和类似对大气腐蚀性有抵抗力的材料无需做额外的腐蚀保护。当外壳内部完全充满灌封胶,平整金属表面紧紧地夹在一起,或部件之间没有实际粘接的金属外壳无需采用保护性的涂层。

(2)具有电气绝缘功能的聚合物外壳

外壳的聚合物材料的电气和机械强度的相对热指数(relative thermal index, RTI)或者UL 746C中规定的高分子材料的通用热指数,不得低于标准中8.3温度测试时所测得的温度。外壳中的聚合物材料应满足标准中所列的材料特性要求。

(3) 外壳开孔

提供电气间距的绝缘层或内衬应符合UL 746C第7节中的要求,且厚度不能低于0.71 mm。此外,规范还规定了几种材料厚度可以低于0.71 mm,但不可以低于0.305 mm或0.25 mm的情形。

(4) 导体保护

通过金属边缘或金属开口的导体必须锁定,以避免接触该金属边缘,或避免导体被切断和磨损。对于厚度小于1.1 mm 的金属片,可以采用以下方式进行保护:

卷起金属边缘,角度不可低于120度;

橡胶以外材金的垫材厚度至少为1.2 mm;

玻璃套管厚度至少为0.25 mm。

(5) 拉拔测试

对于工作在2级电路或LVLE限值以上的可触及导体,防推拉装置指的是应能满足8.8防拉拔测试中的要求,防止电线移位而造成下列问题,造成电源线的机械性损害。

将电源线曝露在高于额定温度的环境下;

降低绝缘间距(如金属的抗拉夹)到低于最小绝缘间距要求;

损害到内部的电路连结或零组件。

(6) 灌胶(Potting compound)

灌胶材料不得渗漏、滴出或在测试情况下从某产品中释放,在测试时不得超过9.3温度试验中的相对热指数(RTI)。在常规温度测试下的热塑灌胶的最大操作温度应至少比该灌胶材料软化点温度低15℃。

4. 电气结构

预定用在1.3中某个标准灯具的LED单元应满足标准灯具的电气结构要求。如果终端应用未被明确或者其特定的构造不符合以上标准,则应按本标准的电气结构要求。

该部分主要规定了危险带电体的避免接触、内部配线、电源与负载端的连结、电路的隔离、绝缘材料、印刷电路板的规格、电气间距、电路零部件、保护装置、线圈绝缘等内容。

(1) 通用要求

带电流的部件必须是银、铜、铜合金、电镀铁、电镀钢、不锈钢或是其他适用的抗蚀合金; 必须固定未绝缘的带电体,避免弯折或是移动并造成绝缘间距低于最小可接受值; 除了锁定的垫圈以外,不可以表面间的摩擦力作为减少带电体滑动或弯折的方式。

(2) 危险带电体的接触性

危险带电体应该被固定,用UL探针进行测试时,不可接触。用于防止接触带电部件的绝缘层厚度应不小于0.71mm。

(3) 内部配线

内部配线必须包含具有足够机械强度、耐电压与电流的绝缘导体。每个分叉与连接点都必须以机械方式固定,并提供可靠的电气连接,除非在分叉点与其他金属部品之间能保持有足够

的永久绝缘间距,否则必须具有至少与该导线等效的绝缘材料。导体及印刷线路板之间的焊接点应该在焊接之前就进行机械固定。其各内部配线必须遵守标准中规定的规格。

(4) 电源与负载的连接

电源与负载之间的连接需要满足内部配线的要求。预定用于单位外部接线或建筑布线的有限功率线路应符合UL 13有限功率电路电缆标准中的CL2或CL3等级。

永久性线路连接须采用套管连接方式,套管的无螺纹开口和开口附近的区、套管上的螺纹开口应符合表7.1、7.2的要求。出线盒、接线盒、布线盒或其他类似在现场连接的设备,都不应有锋利的边缘,包括螺纹、毛刺、翅片、可移动的部件等,以及其它可能导致绝缘磨损或以其他方式损害连线的装置。

现场接线引线不得小于18AWG(0.82mm2),现场接线引线的自由长度应至少为15.2cm。用于接地的导线(普通或中性)的引线绝缘全部都应用白色或灰色标示,用于连接不接地(发热)导体的引线绝缘应以不同于白色、灰色、绿色、黄绿条纹的颜色标示,用于连接至接地导体的引线(非绝缘)应以绿色、黄绿条纹的颜色标示。

用于与交流电源的接地导体相连的终端应以绿色或银色充分标示出来或者以“NERTRAL”、“N”,“W”、“White”字标记。其它类型的终端不应以大幅银色或白色标示。用于与接地导体连接的终端应有一个绿色头,或者与终端临近的区域以接地符号标示。保护引线的脱离会导致电击风险或使得所需的间距减少。接线板所用的紧固螺钉或螺栓应以铜、其他有色金属或不锈钢制成,厚度不超过0.76mm,并应提供不小于两个全程螺纹长度。

连接电源导线的压入式端子只能允许分支电路导体的接触,不可以还有其它的连接,除非压入式端子具有负载分支电路全电流负载的能力。压入式端子在进行温升实验时,温升不得超过30℃。

不打算连接至分支电路电源的单元,其电源线应至少为18AWG,1.5m长。制定供单元使用的电源线,用于干燥环境下只能使用SP-2、SPE-2、SPT-2或更好的线材。制定供单元使用的电源线,用于潮湿环境下只能使用供室外使用的线材,其外表面标识有“W”或“防水”。 另外标准还对分支电路以外的引线、端子和连接器,绝缘穿刺式连接进行了规定。

(5) 电路的分隔

不同线路的绝缘导线,包括在接线盒或隔间电线,可能会互相连接,必须具有符合整个电路中最高电压状况的绝缘能力,或者相距至少6.44mm以免接触的风险。将绝缘导体分开的方式可以是夹住、透过管线、加上阻绝或者其他等效的方式,能够将不同线路间有绝缘或无绝缘的带电体永久分开。在产品的外壳配线中有class 2或LVLE电路的现场配线时,应在2类、LVLE和非2类电路中提供至少6.44mm的电气隔离距离。

(6) 绝缘材料

如绝缘垫圈、衬套以及支撑带电体的部件,必须是防潮材料,并且在实际使用中不会受到操作温度和压力的破坏。绝缘材料必须依照UL 746C来评估下列项目:

机械强度;

点火源的抗力;

介电强度;

绝缘电阻;

在老化前后的耐热性;

被包覆的程度;

产品在非干燥环境下使用时的耐水性;

其他任何会导致火灾与电击的因素。

例外:云母、陶瓷或一些模塑化合物通常可以作为带电体的唯一支撑材料。

(7) 印刷电路板

黏在载板上的铜箔,最小导线宽度与最大无穿孔面积均必须符合UL 796要求。完全透过封装材料或是绝缘涂布材料包覆起来的电路板就不需要符合UL 796的要求。印刷电路板载板的耐燃等级不可以低于UL 94中的V-1。没有涂层的印刷电路板,铜箔导体间最小绝缘间距必须符合表3.1所列要求。绝缘涂布层的聚合物质必须符合UL 746C的要求,以确保其安全性。

粘附在印刷电路板边缘的零件、无绝缘且极性相反导体之间、无绝缘带电体与接地的无带电导体之间,其空间裕度均必须将印刷电路板与零件本身的可动情况纳入考虑。当应用表3.1所述的限值时,应考虑在印刷电路板上,当部件移动时,在该方向上的最小距离。 表3.2 印刷电路板和板上安装组件的距离

位置部件间(空间距离/沿面距离)的最高电压,峰值

0-5051-150151-300301-450451-600

尺寸,单位mm

被完全包覆或者有涂层的部件-/0.18a-/0.3a-/0.7-/0.8-/0.8

干燥和潮湿情况下:可靠定位的带电部件和CTI=600(PLC=0)的绝缘体,例如:二极管或三极管的引线与其载板之间c0.2/0.60.5/0.81.5/1.52.25/2.253.0/3.0

干燥和潮湿环境:可靠定位的带电部件和CTI<600(PLC=3或4)的绝缘体,例如:印刷电路板中的锡箔之间、二极管或三极管的引线与其载板之间

d0.2/1.20.5/1.61.5/3.02.25/4.53.0/6.1

泡水环境:可靠定位的带电部件和CTI>600(PLC=0)的绝缘体,例如:二极管或三极管的引线与其载板之间e0.2/1.50.5/2.01.5/3.72.25/5.63.0/7.5

泡水环境:可靠定位的带电部件和CTI<600(PLC=3或4)的绝缘体,例如:印刷电路板中的锡箔之间、二极管或三极管的引线与其载板之间

f0.1/2.90.5/2.71.5/4.72.25/7.13.0/9.5

焊接固定好的但是其部件在生产中可移动,优先焊接某些固定组件或外壳可转向印刷电路板上的部件g-3.0/-3.9/-4.7/-5.6/-

在传统磁性装置(线圈大小由于装配位置不同而有差异)中的带电部件和不带电导电部件

3.2/6.43.2/6.46.4/9.56.4/9.59.5/9.5

不同的现场接线端子、固定带电部件和不带电导电部件之间未定义

6.4/6.46.4/9.59.5/9.59.5/9.5

a) 或从表面涂层的观察确定,取较大值

b)当涉及的绝缘材料不易碳化时,如瓷制或尿醛瓷制,所需的最小距离为9.5mm。

c)对于电压小于等于160V,其表面尺寸通过以下公式计算:D=0.002V+0.5

大于160V,D=0.005V,D、V分别为距离和电压。

d) 对于电压小于等于160V,其表面尺寸通过以下公式计算:D=0.004V+1.0

大于160V,D=0.01V,D、V分别为距离和电压。

e)对于电压小于等于160V,其表面尺寸通过以下公式计算:D=0.005V+1.26

大于160V,D=0.0126V,D、V分别为距离和电压。

f)对于电压小于等于160V,其表面尺寸通过以下公式计算:D=0.057V+1.61

大于160V,D=0.016V,D、V分别为距离和电压。

g)对于电压在150V和1050V之间,其表面尺寸通过以下公式计算:D=0.0059V+2.09

(8) 电气间距

非绝缘带电部件的相反两级之间,以及非绝缘带电部件和可能带电的不带电导体之间的电气间隙和爬电距离应符合表3.3的要求:

表3.3 分支电路电源中现场接线端子的间距

电压范围

(V)带电部件和不带电金属部件之间最小空间距离或沿面距离(mm)带电部件的两极之间的最小距离(mm)

空间距离沿面距离

0~1256.43.26.4

126~3006.46.49.5

301~6006.59.59.5

非分支电路的现场接线端子的间距也需满足标准中的要求。

(9) 电路零部件

不受温度影响的固定电阻、正温度系数或负温度系数的电阻、半导体或是其他类似用于限制电源单元输出、展现特定功能的的元件,必须能持续稳定,随着时间的推移和使用,其限制的能力不能减弱。评估限制能力的因素有温度的积累效应、瞬变电流、吸湿性和其他环境条件。

(10) 保护装置

符合本标准要求的保护装置应首先符合组件的标准要求。保护装置可包含共熔材料、保险丝、过温或过电路保护装置、热保护装置或其他可以中断或限制电路的类似装置。除非可以同时中断接地与非接地的导体,否则设计在一次线路端的保护装置不可以连接到中性线(接地线)。依靠结构或性能要求的过电流保护装置,应无法被具有较高额定电流的装置替换。

(11)线圈绝缘

线圈应为线圈和任何不带电金属部件之间、相邻的绕组之间提供绝缘。线圈绝缘应有固有的防潮处理或有防潮处理。变压器的未绝缘的极性相反的初级线圈之间、初级线圈和次级线圈之间、初级线圈和线圈芯之间的绝缘应满足标准所列的要求。

5. 性能测试

预定用于1.3中中列用途的单元按照相应灯具的性能标准进行测试。如果其用途未指明,或者是其安全要求不包括在相应的标准中,产品应符合本标准的相关性能要求。所有的电气测量,应在不通风、环境温度为25±5℃的环境中进行,当被测单元连接至电源时,电源必须调整到标称频率时额定电压5%的误差范围内。温度测试、绝缘耐压测试、异常状况测试、泄漏电流测试、电源线防突拉测试等需要满足标准中所列的要求。

6. 标识

(1) 通用要求

标识应清晰易读,文字最小尺寸1.6mm,标识的方法有以下几种:

有文字的自黏卷标;

利用油漆图板标示文字;

利用油墨印章机械印刷文字;

利用油墨印章手工印刷文字;

以磨去的方式印刷文字;

以模铸方式形成文字。

自粘标签和利用粘结剂固定的永久性的铭牌,应符合UL 969 标签标识标准的要求,应符合粘贴表面的材料、产品操作环境和温度要求。

(2) 所要求的标识内容

所有标识上应有以下内容:

厂商名称;

型号;

工厂的标识符;

制造日期。

集成LED控制器或LED阵列、控制器与LED阵列隔离的电源应提供以下标示:

环境位置:干燥、潮湿或泡水;

输入电压;

输入电流和功率因数,或输入功率;

额定输出电压或电流(功率)。

LED控制装置应提供以下标识内容:

环境位置:干燥、潮湿或泡水;

输入限制(如只允许Class 2 输入);

输入电压;

输入电流或输入功率;

额定电压或电流(功率)。

对LED控制器与LED负载之间的连接应为LED控制器提供必要的接线和信息。这些信息可能会在一张单独的说明书上。

(3)结构标识

采用压入式端子的单元应在安装说明中提供以下信息:

将接线由连接端子移开;

适用的电线尺寸规格;

端子适用于实芯电缆和绞线的端子或只适用于实芯电缆;

导线脱离绝缘的长度;

与内部电路的端子连接关系。

总之,UL 8750是LED产品进入北美地区的一个重要的安全评定标准。UL强调UL8750是一个与其它标准并列的标准(并不隶属于哪一个具体的灯具标准),在评定产品时,除了用该标准评估LED的安全性外,整个灯具产品仍然以现有的灯具标准为评定依据。因此,企业需要将UL 8750与其他UL的灯具标准综合进行考量。

上节对UL Subject 8750进行了详细介绍,UL Subject 8750主要对LED产品的模块、电源及控制模块进行了规定,对于终端LED照明产品,最终还需结合UL有关终端照明设备的标准进行安全考核。这些标准主要包括:

UL 1598《固定式灯具》;

UL 153《便携式电子灯具》;

UL 1573《舞台灯》;

UL 48《信号灯》;

UL 924《应急灯》;

UL 1993《自镇流灯》;

UL 1786《小夜灯》;

UL 2108《低压灯系统》;

UL 1574《轨道灯》;

UL 676《水下灯具》;

UL 1838《低压景观灯》;

UL 588《圣诞灯串》;

UL 2388《水管灯》。

此外,关于灯头还可以参照UL 496《灯头》进行考量。以下主要对UL 1598、UL 153、 UL 1993以及UL 496的要求进行介绍。

1. UL 1598 (Ed.3)

UL 1598《灯具》是关于灯具的安全标准,现行的是20xx年9月17日发布的第三版。该标准适用于在非危险场所使用的安装在标称电压等于或小于600 V的分支电路中的固定式灯具。它不适用的产品有:水族馆用灯、橱柜灯、装饰性灯串、指示灯、低压景观灯、危险场所用灯具、娱乐车辆用灯具、航海用灯具、船舶类固定装置、便携式电子显示器、便携式手提灯、便携式照明设备、便携式加热灯、自镇流灯、舞台灯、潜水灯、游泳池灯具、轨道灯、应急照明设备等等。该标准主要对固定式灯具的机械结构、电气结构进行了要求,对产品标志作了规定。

(1) 机械结构

机械结构部分主要对灯具的装配和包装、外壳、隔板、外壳的金属厚度、防锈蚀保护、聚合材料、栅格、导管敲孔和扭落孔、机械性接合和紧固、安装装配方法、可活动的连接点、凹

槽管道系统、导线保护、应力消除、玻璃、玻璃支承、热绝缘、连续成排安装、通道等方面进行了规定。

组装和包装

除非包装需要,所有的接合和电气连接应在工厂完成。只有能用普通工具或应该在现场安装的灯具才允许现场装配,且并必须提供安装说明。

外壳

外壳应能减少与带电部件接触的风险,能保护内部零部件免受机械及外部环境的损害。此外,金属外壳还有相应的厚度要求等。

防锈蚀

安装之后所有暴露于空气中的含铁金属部件,必须通过油漆、涂履层或电镀来提供防锈蚀保护。玻璃质的釉瓷可以作为保护层用于厚度最小为0.6mm的含铁金属板上。

聚合材料

规定了聚合材料的阻燃等级、额定温度、灼热丝引燃等级或大电流起弧等级,并要求聚合材料除了符合规定的5英寸火焰试验、冲击试验、灼热丝试验、成品灼热丝试验、大电流起弧试验、成品大电流起弧(耐电弧)试验和燃烧试验之外,还要在适用的情况下承受模制应力试验、压力试验、UV辐射试验、聚合体支承试验、聚合材料部件涂履粘附性试验等。 机械结合和紧固

进行联结的方法应该有足够的力度和硬度,可以在安装完成后防止旋转,从而避免导体或配线设备的移动。部件之间的摩擦不能单独作为防止旋转的方法,应采用适当匹配的锁紧垫圈、固定的防松螺栓螺母或类似的装配螺钉,或通过类似的其他方法防止旋转。此外,对于这部分还有相应的负载试验、自攻螺钉扭矩试验、部件拉力试验等方面的规定。

可活动的连接点

内含导线的可活动的连接点在活动时应不会导致导线绝缘的损坏,其旋转角度应被限制在370度以内,或符合可活动的连接点旋转试验。

导线保护

经过金属的边缘或穿过开口的导线,必须进行保护防止同锐边接触或避免被切断或磨损,金属板的厚度少于1.1 mm的必须以下列方式保护:卷边角度不应小于120度;非橡胶的套管或护环至少1.2 mm厚;玻璃管厚度至少为0.25 mm。

应力消除

软缆的应力消除装置应符合施加1分钟156 N(35 lb)拉力的应力消除试验;导线的应力消除应符合施加1分钟89 N(20 lb)拉力的应力消除试验。

玻璃

玻璃的棱角应经过消除锐边的处理,最小厚度及外露面积应满足一定限值的规定,不符合该规定的钢化玻璃必须通过钢化玻璃冲击试验。用于固定玻璃的夹子,应与玻璃交叠至少5 mm。玻璃支架的钢厚度至少0.4 mm,其他金属厚度0.5 mm,聚合材料厚度至少1.5 mm。 热绝缘

热绝缘材料应是耐燃的,如玻璃纤维、无机材料或聚合材料。聚合热绝缘材料应:具备最小燃烧等级为HB或符合水平燃烧试验;额定温度等于或大于灯具的最大工作温度。

(2)电气结构

电气结构部分主要规定了配线装置、灯座、开关、插座、保险丝和保险丝座、镇流器和变压器、电容器、导线和电缆、识别标志与极性、电气间隙、电绝缘、带电部件的易触及性、接地与连接、用于支路导线的配线箱和接线盒以及电路的隔断等方面内容。

灯座

支撑灯的灯座必须使用绞线。对接线端子以及灯座的锁定螺钉提供绝缘功能的外壳或玻璃纤维绝缘套管,应至少0.8 mm厚,如果灯座的接线端子去除外壳或套管后可触及,则需要附加额外的绝缘保护层。由支电路直接供电的灯座螺口必须接到中性接地线上。

开关

开关的最小电流值应等于总负载电流与开关的额定负载系数的乘积。开关必须能同时断开所有不接地的供电导线。单级开关不应连接到中性接地线上。载流部件应采用铜、铜合金、镍合金或不锈钢制成,但不锈钢材料不得用于快速连接端子、焊接端子、和弧焊部件。 插座

灯具上的便用插座应为接地类型的,并标记最大负载参数。但地面嵌入式安装或吊顶灯具不应配有便用插座。灯具最多允许配有一个双插或两个单插便用插座。

镇流器和变压器

使用了开路电路电压大于1000 V的变压器或镇流器的灯具,则必须标明不得用于住宅照明。灯具工作所必需的镇流器或变压器的功率应标明在灯具上,同时必须根据镇流器上或其附带的线路图或安装说明进行接线。采用外置镇流器或变压器的灯具,应标明功率值和灯泡类型。 电气间距

非绝缘带电部件的最低空间间隙和爬电距离要求见表3.5。

表3.5 最低间距-非绝缘带电部件的空间间隙和爬电距离

有效值电压范围,V峰值电压范围,V最低空间间隙最低爬电距离

mm(in)mm(in)

0 – 500 – 711.6(0.063)1.6(0.063)

51 – 15072 – 2123.2(0.125)6.4(0.250)

151 – 300213 – 4236.4(0.250)9.5(0.375)

301 – 600424 – 8469.5(0.375)9.5(0.375)

601 – 2000847 – 28289.5(0.375)12.7(0.500)

带电部件的易触及性

电气接点在元器件凹处(至少0.8 mm)并被绝缘覆盖是被认为不可触及的。

可触及的部件有:灯泡或启动器座、与灯泡或启动器相连的带电部件是可以接触的;电压为均方根30 V或峰值42.4 V的隔离变压器次级电路中的非绝缘带电部件;绝缘层厚度相当于或大于SPT-2的软线,当其穿过链子吊灯的链条时,电源线的绝缘厚度应大于等于 SPT-1或导线绝缘厚度至少0.8 mm;符合规定的软线、设备线以及600 V的器具用线材料。 接地和连接

易触及的非载流金属部件和金属化处理的聚合材料部件,应在用户维护或徒手更换元器件可能导致电击危险的情况下提供接地保护,并应符合连接阻抗试验。

(3) 标记要求

灯具应标记下列信息:制造商识别符;生产日期;工厂信息;其他要求标记的内容。

此外,灯具还应标注目录号、型号、序列号和其他类似的识别编码。带有镇流器和变压器的灯具应标注额定输入电压、频率和总电流或功率。除透镜、发散体装置和装饰部件以外的灯具部件,装运时如果分装为多个包装的,每个包装应标注:制造商信息;部件编号、组号、描述性名称或其他识别信息。

该标准还对白炽灯具、荧光灯具、HID灯具、表面安装灯具、嵌灯、杂类灯具等提出了补充要求,并对灯具的正常温升测试、异常温升测试、机械测试、电气测试、工厂生产测试、测试程序及设备等进行了详尽规定。

2. UL 153 (Ed.12)

UL 153《便携式电子灯具》是关于便携式电灯及其配件的安全标准,目前已更新到第12版。该标准适用于主要功能为进行工作照明或是环境照明的,配有软线与连接插头,用来与标称120 V、15或20 A的分支电路进行连接的便携式灯具(便携式电灯)与配件。该标准不适用于圣诞树与装饰性的照明设备,不带灯罩的电子蜡烛与烛台,或带有季节性装饰和一个顶部与底部均不开口的灯罩的便携式照明设备、直接插入式夜灯、太阳能和热能灯、水族池灯、医疗及牙科用灯、标志灯与商业广告显示屏、摄影用灯、杀菌灯、船用或危险场所用便携式照明灯、主要功能并非用于工作或环境照明的便携式装饰用发光设备。该标准也主要对便携式电灯的机械结构通用要求、电气结构通用要求、相关测试及标志要求进行了规定,同时详细地对各种应用型便携式灯(例如白炽灯、卤素灯、荧光灯等)的各种安全要求进行规定。

(1) 机械结构

该部分主要对灯具的封装与包装、外壳、外壳的金属厚度、防腐蚀、聚合体外壳、聚合装饰性部件、外壳开口、金属线导管与管道、灯罩的结构、应力消除、具有玩耍功能的便携式照明设备、防液体侵害和包含危险性物质的便携式照明设备等进行规定。

外壳

对外壳金属的材料及厚度做了规定,但该规定不适用于装饰性部件、不作为外壳组成部分的反射器部件或不要求用为外壳、提供结构集成或作为布线设备的支承的任何部件。聚合材料外壳还应按照UL 746B及UL 746C的要求进行相关评估。

应力消除

应为便携式灯具提供应力消除,使作用于电源线的外拉力不会直接传输至终端接头或内部单元布线,符合应力消除试验。

具有玩耍性的便携式照明设备

供8岁或8岁以下儿童玩耍的以及可以从设备上取下进行玩耍的部件应符合ASTM F963《关于玩具安全的消费者安全规范》。测试项目应包括对冲击力、咬、屈曲、扭矩、张力、压力、尖锐的点、尖锐的边角以及其它小部件的评估。

防液体侵害

若使用绝缘材料的便携式照明设备在工作条件下可能受到潮湿空气的不利影响,则应进行抗

潮湿试验。

含有危险物质的便携式照明设备

含有危险物质(例如在特定类型灯中用作装饰性液体的化学混合物)的便携式照明设备应在易燃性及所用材料是否有毒等方面接受评定。危险材料的容器、密封垫、封条及盖板不应受到该有害物质的影响。软质玻璃不应作为危险材料的容器。此类设备还应符合特定的标记要求。

(2) 电气结构

带电部件的可触及性

在“外壳”部分规定的需要封装的部件或设备必须受到适当的防护,以便于人员在进行正常操作时与之发生意外接触。

电气间隙

极性相反的非绝缘带电部件之间、以及非绝缘带电部件与可以接地的金属之间的间隔,其空间距离应不小于1/4 in.(6.4 mm),表面距离应不小于3/8 in.(9.5 mm)。就这方面的要求来说,开放缆芯或是线圈式镇流器的外缠绕层是未绝缘带电部件。

额定功率

电气设备和绝缘导线的电压额定值至少要等于其正常使用时的电压。最大电流额定值不应超过:

对带有一个15 A、125 V的连接插头的设备,12 A;

对带有一个20 A、125 V的连接插头的设备,16 A;或

分支电路的80%额定用于装配一个用于除120 V,15-20 A外的标准供电系统的连接插头的设备。

每个电气设备和每个绝缘导线的额定电流应是其正常使用时电流的最大值。

导线和电缆

导线或电缆的规格为18 AWG(0.82 mm2)或大于此规格。但小于18 AWG(0.82 mm2)的导线当经过调查符合预期应用的要求时可被用于内部布线。

规格小于18 AWG(0.82 mm2)且不小于24 AWG(0.21 mm2)的导线在特定条件下可永久装于电钟用电动机或变压器上。

规格小于18 AWG(0.82 mm2)但不小于24 AWG(0.21 mm2)的导线可适用于低压2级电源限制电路。

电源线

应对电源线提供机械措施,以防止其在外壳或涂履层中被拉扯或接触到表面温度超过电源线额定温度的灯泡或加热表面、锋利的边角或可移动部件。

此外,该部分还对连接插头、接地与联结、电子电路、二次低压电路、灯座、开关与调光器、插座、变压器、发动机等内容进行了规定。在补充部分,该标准对便携式灯具的各种应用类型,例如白炽灯、卤素灯、荧光灯、高强度气体放电灯、表面安装灯、橱柜灯、办公室家具灯、互换灯、轨道灯、工作灯以及相关配件的安全要求均进行了规定。

(3) 标记要求

标记应使用油漆刻印的、压模压印永久文字的或永久性打印的标签,字母高度最小1/8 in.

(3.2mm),其材料和墨水应当永不退色,并根据正常温度试验对表层类型的和表层的温度进行分级。标记内容有:

标注制造商名称、商标或其他描述性标记,指明对产品负责的机构;

若计划使用非120 V电源时,应注明额定电压;

若装有仅使用交流电的部件(如仅用于交流电的镇流器、变压器或开关),应标明其所用的额定电压、电流和频率;

便捷插座应在插座上或附近标明其额定电压和电流;

若便携式灯具能安装在多个方位,必须指出其正确的安装方位;

在正常温度测试过程中,墙壁或天花板设备外表面的温度超过90℃(194°F),不超过150℃(302°F)时,应注明“CAUTION:表层炽热,与窗帘和其他易燃物料保持距离”或类似的表述;

属于便携式灯具一部分,用于承托物件的架子、支架及其他部件应按标明“警告—小心倾翻”或“最大负荷量_磅”或类似表述;

具有玩耍功能的灯具应注明“警告——这是电灯——而非玩具!为防止火警、烧伤、人身损伤和触电,禁止进行玩耍或置于儿童可接触之处”或类似表述;

含有危险物质的照明灯应标明“切勿让儿童触摸”。

此外,对于潮湿环境使用的灯具还须有相应的警告语。

3. UL 1993 (Ed.2)

UL 1993《自镇流灯及灯的适配器》是关于自镇流灯及其适配器的标准,现行版本为UL于20xx年12月8日发布的第2版。该标准涉及标称额定电压为120 V、使用爱迪生灯座、并且在白炽照明设备和便携式电灯中使用的自镇流荧光灯及其适配器。该标准主要对自镇流灯的结构要求、相关测试及标志要求进行了规定。

(1) 结构要求

结构要求包括对外壳、灯泡底座和灯座、载流部件、镇流器和电容器、间距、聚合材料、重量、大小和力矩以及需考虑的环境事项等方面的规定。

外壳

聚合外壳应符合UL 746C中的规定,且易燃等级至少为V-1。金属外壳应考虑其最低厚度:压铸金属1.2 mm;未涂层钢片0.66 mm;不含铁的金属片0.81 mm。铁或钢制外壳应电镀、上漆或在外壳内外表面同时进行等效的工序以防止腐蚀。外壳不应具有超过2 mm宽的开孔,除非它不允许直径为2 mm、任意长度的棒子接触带电部件。

载流部件

绝缘导线应带有标有额定使用电压、温度和条件的绝缘层。导线的绝缘层应防吸湿。铁或钢,无论是否电镀都不应用作载流部件。除非是集成在灯泡照明电源上的电线或用于电磁或静电领域外壳的铁或钢部件。

印刷电路板的额定阻燃等级至少为V-2。

镇流器

被封装在设备内的镇流器应符合UL 935《荧光灯镇流器标准》的结构要求,其热保护等级

为P级。

电气间隙

相反极性的非绝缘带电部件之间和在非绝缘带电部件和可触及的不带电金属部件之间,其电气间隙和爬电距离应符合表3.6中的规定。

表3.6 最小间距

使用环境电压,V最小间距,mm(in.)

电气间隙爬电距离

干燥环境小于130(176)a3.2(1/8)6.4(1/4)

131-250(177-353)a6.4(1/4)9.5(3/8)

251-600(354-846)a9.5(3/8)9.5(3/8)

潮湿和泡水环境小于1000(1410)a9.5(3/8)12.7(1/2)

a 括号内的数值为峰值电压。当估算电路电压时(除了由正弦波产生的),要估算记录有效值和峰值,且应用较大的间隙的要求。

聚合材料

聚合材料应符合UL 746C中规定的CTI、HAI、HWAI和RIT要求;用于潮湿环境的装置的聚合材料,还需符合UL 746C中的紫外线暴露测试。用于电气部件外壳的聚合材料应具有相对热指数(RTI)。聚合材料外壳的阻燃等级至少为V-1。

重量、尺寸和力矩

设备的重量、尺寸和力矩限制如表3.7 重量、尺寸和力矩限制中的规定:

表3.7 重量、尺寸和力矩限制

装置底座最大重量,a, c

kg(pounds)最大尺寸,

mm(inches)最大力矩,a, b

N?m (inch-pounds)

E12(烛台)0.50 (1.15)100 (3.92)0.60 (5.54)

E17(中间)0.75 (1.63)143 (5.56)0.09 (7.85)

E26(中型)1.15 (2.5)216 (8-1/2) d, e1.35c (12)

E39(大型)1.70 (3.75)324 (12.75)2.05 (18)

a 重量和力矩测量时,灯适配器应带有灯泡。

b 力矩为装置自身的重量乘以装置的中心触电和装置中心之间的距离。

c 包括任何玻璃器具的重量和/或装置的外壳。

d 如说明书给出灯或灯的支承在安装前和装备最大尺寸不得超过317 mm(12.5inches)时,可不包括灯泡或灯泡支承。

e 如果装置带有集电环灯泡底座(可通过集电环降低过转矩至少1.13 N?m (10 in-lbf) 的可能性),则最大尺寸为317 mm。

(2) 标记要求

除特定情况外,产品上应清晰持久地标有下列标记:

生产商名称、品牌或商标或其他相应的描述性标记以便识别产品;

目录号或类似物;

电气额定值,包括输出电压、频率、瓦特和电流;和

生产日期。

对于标记文字,警语至少为2.75 mm高,正文至少为1.5 mm高,且颜色与背景色形成对比。在干燥场所、潮湿场所使用的装置都应有特定的警告标语。不用于调光电路的装置也需标有“不与调光器一起使用”字样。

此外,该标准还对自镇流灯的输入测试、灯泡启动和运行测试、漏电测试、温度测试、介质耐压测试、谐波失真测试、跌落测试、环形荧光灯的应力消除测试、调光电路测试、潮湿测试、水喷雾测试和冷冲击测试进行了规定。

4. UL 496 (Ed.13)

UL 496《灯头》为灯头确立了安全规范,现行版本为20xx年9月30日公布的第13版。该标准主要对灯头的结构要求、测试方法、标记要求等进行了详细规定。该标准适用于包括白炽灯泡、荧光灯泡和其他放电灯泡在内的电灯泡的固定器和连接器。目前,对于LED照明设备的灯头,也可以参照该标准进行考核。

结构要求部分主要对灯头的外壳、绝缘材料、密封剂、安装、带电部件的可触及性、防腐蚀保护、载流部件、电源连接、爬电距离和电气间隙、螺口设备、用于潮湿或泡水环境的螺口灯头、额定脉冲灯头和灯锁进行规定。

绝缘材料方面,它要求用于支承或固定带电部件的绝缘材料应为陶瓷、玻璃、尿素化合物或其他等效绝缘材料;酚醛化合物可用于额定电压不超过1000V的灯头;安装非绝缘带电部件的支承底座应为陶瓷、冷铸或酚化合物或其他特殊用途的绝缘材料;用作电气部件外壳或直接或间接支承带电部件的热塑性(聚合)绝缘材料的燃烧等级应为V-2、 V-1、 V-0、 5VA 或 5VB,在户外应用时,其最小CTI为175。

密封剂方面,它要求用于带电螺母、螺杆头或铆钉的密封剂的深度或厚度应不小于1.6 mm;在100 °C时,密封剂仍应是绝缘而且不会软化,并符合密封剂软化测试;硫磺不能用作密封剂。

除了上述结构要求,它还对灯头的引线安全测试、端子测试、耐压测试、热效测试、机械强度测试、防风雨测试、温升测试等进行了具体规定。

电源安全要求

电源首要的要求是效率高,效率高的产品,发热较低并且稳定性高。通常LED照明产品的电源驱动模块分为线性电源和开关电源,而开关电源又分为隔离式和非隔离式。隔离式电源相对于非隔离式电源,体积偏大,效率较低,在使用和安装上都会产生很多问题。表3.8比较了三种电源驱动模块的特点:

表3.8 三种电源驱动模块的特点

电源驱动模块的类型特点

线性电源输入电压范围窄、输出不稳定;初级电路与次级电路相隔离,次级电路属于SELV,安全可触及;体积大,重量重,成本低。

隔离式开关电源输入电压范围宽、输出稳定;初级电路与次级电路相隔离,次级电路属于SELV,安全可触及;体积小,成本高,重量轻。

非隔离式开关电源输入电压范围宽、输出稳定;初级电路与次级电路不隔离,次级电路不属于SELV,不可触及;体积小,成本高,重量轻。

现行的UL 8750提到,电源及LED驱动可以根据UL 1310《2类电源设备安全标准》、UL 1012《非2类电源设备安全标准》和UL 60950-1《信息技术设备的安全》中所适用的要求进行评估,并且结合UL 8750中所列出的补充规定以判定其符合性。因此,除了UL 8750外,UL 1310、UL 1012和UL 60950-1对LED电源的安全要求也具有一定的参考价值。以下主要对UL 1310和UL 1012的部分内容进行简单介绍。

1. UL 1310

UL 1310主要对户内和户外使用的2类电源和电池充电器的安全要求进行规定,现行版本为UL在20xx年5月3日发布的第5版,该版标准在20xx年7月17日作了修订。该标准适用于:

插头规格为15 A、使用在标称120~240 V交流分支电路、最大对地位能为150 V的便携式和半永久装配的直插式设备;

插头规格为15或20 A、使用在标称120~240 V交流分支电路、最大对地位能为150 V的软线和插头连接设备;和

永久连接于输入电源的设备。

该标准重点对2类电源的机械装配、外壳、抗锈蚀保护、开关、保护装置、元器件、线圈绝缘、输入连接、输出连接、带电零件的可触及、带电零件(第17章)、应力消除、内部布线、电路隔离、绝缘材料、印制电路板、接地措施、电气间隙等方面进行了详细规定。 其中在电气间隙方面,它要求不同极性带电零部件、带电与不带电金属零部件、带电零部件与金属外壳间应符合表3.9和3.10的最小间隙要求。该项测试失败主要在于样品外壳开孔或内部相关零部件未加绝缘套管或加的绝缘套管的长度不够,整改方案为外壳不开孔,或相关零部件加上规范的绝缘套管。

表3.9 有开孔设备的间隙

涉及位能,

V有效值(峰值)最小间隙 in. (mm)

通过空气通过表面到金属外壳的最小距离

£ 50 (70.7)1/16 (1.6)1/16 (1.6)1/16 (1.6)

51~150 (70.8~212.1)1/8 (3.2)1/4 (6.4)1/4 (6.4)

151~250 (212.2~353.5)1/4 (6.4)3/8 (9.5)1/2 (12.7)

251~600 (353.6~848.5)3/8 (9.5)1/2 (12.7)1/2 (12.7)

表3.10 无开孔设备的间隙

涉及位能,

V有效值(峰值)最小间隙 in. (mm)

通过空气和表面到金属外壳的最小距离

£ 50 (70.7)1/16 (1.6)1/16 (1.6)

51~150 (70.8~212.1)1/16 (1.6)1/4 (6.4)

151~250 (212.2~353.5)3/16 (4.8)1/4 (6.4)

251~600 (353.6~848.5)1/4 (6.4)1/2 (12.7)

除此外,该标准还详细规定了相关的测试项目,例如泄露电流测试、耐压测试、最大输出电压测试、最大输入测试、输出电流及功率测试、过流保护装置的校准测试、正常温度测试、耐压测试、耐久性测试、次级开关的过载测试、工作测试、异常测试、绝缘材料测试、应力消除测试、后推力消除测试、输出连接器安全测试、热塑外壳测试、制造和生产测试等。并对产品标记、使用说明书、永久连接设备也作了一定要求。

2. UL 1012

UL 1012主要对非2类电源的安全要求进行了规定。该标准涵盖输入额定电压小于等于600 V、直流或交流电、至少一个输出不为2类、并且预期用于美国NEC(ANSI/NFPA 70)的普通位置的便携式、驻立式和固定电源设备。设备可分为两类:额定值小于等于10千伏安的设备;额定值大于10千伏安的设备。

LED照明产品使用的电源设备可以参照UL 1012中有关间隙的要求(见表3.11和表3.12)。 此外,UL 1012还对电源的构造、性能、制造和生产测试、标志等具体内容进行了规定。 光电、色度性能规范及测试要求

美国不仅注重半导体照明产品的安全要求,而且也注重对其光电和色度性能进行规范。作为一种新型光源,半导体照明产品在其光电和色品特性上和其他光源有着较大的差异,因此不能完全引用传统光源的标准对其进行考量。为了保证半导体照明产品的质量,促进半导体照明产业的发展,美国国家电气制造商协会(National Electrical Manufacturers

Association,简称NEMA)、美国国家标准照明集团(American National Standard Lighting Group,简称ANSLG)和北美照明工业协会(The Illuminating Engineering Society of North America,简称IESNA)都抓紧制定了相关标准。其中,NEMA和 ANSLG联合发布了有关固态照明产品的色度规范ANSI NEMA ANSLG C78.377-2008,该标准已被认可为美国国家标准;IESNA发布了IES LM-79-08《固态照明产品电气和光度测量》和IES LM-80-08《LED光源光通维持率的测量》,这两份标准在半导体照明的电气和光度测量、光衰测量等方面起着标志性的作用。以下就重点对这三份标准进行介绍。

1. ANSI C78.377-2008

ANSI C78.377-2008《固态照明产品的色品规范》规定了日常固态照明产品(SSL)建议使用的色度范围。标准适用于基于LED的、集成了控制电路和散热槽、因此只需要交流或直流电源便可运行的SSL产品。标准适用于整个照明产品,即包括光源和支撑装置,但是不适用于不带光源的单独销售的支撑装置。标准适用于室内日常照明用的产品,不适用于室外和一些有意发出彩光的产品。对于非日常照明的应用情况,色度要求可适当放宽。

本标准的内容包括两部分:第一部分包括色度相关的一些定义和要求;第二部分是资料性的附录,介绍了SSL产品色度规范的制定背景和技术要求来源。

本标准所使用的色度坐标和色温是基于国际照明委员会的色度体系。标准的要求是参考了ANSI C78.376对于荧光灯的色度要求,但是对其进行适当修改以符合SSL产品的特点。 对于适用于本标准的SSL产品,其额定CCT(相关色温)应属于表3.13所列出的之一,而实际测量的色温和色差也应符合相应的要求。对色度的测量是采用IESNA LM-79《固态照明产品电气和光度测量》,该测量标准的介绍可以参见3.2.2节。

对于SSL产品的显色指数(CRI),本标准中是采用CIE 13.3-1995标准中的“一般CRI”,用Ra表示。Ra是根据光源的相对光谱功率分布计算而得的。SSL产品的Ra平均值应该不低于CIE 13.3中规定的最低值,而每个样品的Ra都不得低于Ra平均值减去3。

对于光谱功率分布的测量是采用IESNA LM-79标准,而对Ra的计算则是根据CIE 13.3标准。

2. IES LM-79-08

IES LM-79-08《固态照明产品电气和光度测量》规定了测量固态照明产品(SSL)的总光通量、电功率、光通强度分布和色度时,所应遵守的程序和注意事项。标准适用于基于LED的、集成了控制电路和散热槽、因此只需要交流或直流电源便可运行的SSL产品;不适用于需要外部运行电路或外部散热槽(如LED芯片、LED封装、LED模块等)的SSL产品。 标准的第2到第8章介绍了产品在测量时的各种要求。在测量时,环境温度和空气流动对于测量结果影响较大。测量时的环境温度应保持在25℃±1℃,温度传感器应与SSL产品同高度,距离不超过1米,并避免受到SSL产品和其他光源的直接照射。SSL产品的支撑装置应采用热传导性较差的材料(如聚四氟乙烯)。测量装置内的空气流动应足够小,以免影响到装置所产生的正常的空气对流。

测量时还应当注意SSL产品的老化和稳定问题。在对新的SSL产品进行分级时,应该直接进行测量,而不进行老化。虽然有些LED光源在开始1000小时内亮度会有所增加,但由于一般只增加几个百分点,因此对测量结果影响不大。在测量前,应该先在上述环境温度和空气流动的要求下运行一定时间以达到稳定状态,稳定时间一般为30分钟(小型集成式LED灯)到2小时以上(大型SSL照明设备)。当产品在30分钟内的3次光输出和电功率的读数(15分钟读一次)变动不超过0.5%时,就认为产品已经达到了稳定状态。

此外,测量时SSL产品的朝向应根据制造商的建议或产品正常使用的状态来放置。供电的交流或直流电源应采用产品正常操作时的数值,其电压波动不得超过0.2%。

标准的第9章介绍了总光通量的测试方法,是采用积分球系统或测角光度计来测量。其中积分球系统适用于测量集成式LED灯和小尺寸LED照明设备的总光通量和色度,其优点是速度快、不需要暗室、空气流动小和温度波动小。但是SSL产品产生的热量会积累从而导致产品测试环境温度的升高。积分球系统包括两种,一种采用V(?)关联光度头,另一种采用分光辐射谱仪作为探头。

对于较大尺寸的SSL产品应该采用测角光度计来测量,当然测角光度计也可以用于测试小尺寸的SSL产品。测角光度计一般用于测量流明强度分布,进而计算出总光通量。测角光度计必须安装于温度恒定的暗室中,其优点是测试光源发出的热量不会积累。但是,测角光度计测量的时间较长,容易产生光谱失谐。

标准第10章是流明强度分布的测量。在用测角光度计测量流明强度分布时,光度计与SSL产品的距离应该在产品最大尺寸的5倍以上,窄射束光源的距离应该更长。对于SSL产品,

应该记录其绝对流通强度分布值(对应于传统照明设备的绝对光度测定法),而不能采用传统照明设备的相对光度测定法。对于流明强度分布测量的电子版数据,必要时应根据IES LM-63中的IES文件格式进行准备。

标准第11章是关于流明效率ηv的计算公式。ηv=ΦTEST/PTEST,单位是lm/W。其中ΦTEST是所测得的总光通量,PTEST是所测得的输入功率。注意这里的流明效率ηv不能与辐射流明效率混淆,后者等于光通量除以辐射通量。

标准第12章是SSL产品颜色特征的测试方法,包括色度坐标、相关色温和颜色指数。测量可以采用两种方法:采用分光辐射谱仪作为探头的积分球系统、采用分光辐射谱仪或色度计进行三维扫描。分光辐射谱仪的波长范围至少要覆盖380 nm到780 nm。

在对测量时的不确定性进行说明时,标准第13章要求,置信度应采用95%,因此包含因子k应该为2。

标准第14章描述了SSL产品依据本标准进行测试后,产品测试报告所应当包含的内容,包括:

测试日期和测试机构;

制造商名称和所测试SSL产品的名称;

测试参数的数目(总光通量、流明效率等);

相关电量值(注明是直流(频率)或交流电),所测试SSL产品的名义相关色温; 测试前的运行时间(新产品应该为0);

包括稳定时间在内的总运行时间;

环境温度;

SSL产品在测量时的朝向(点亮位置);

稳定时间;

所使用的光度方法或仪器(分光辐射谱仪、采用分光辐射谱仪作为探头的积分球系统、测角光度计等);

所引用标准的名称和类型(功率、灯类型、强度分布类型-多向/单向)以及来源; 采用的校正系数(如光谱失谐、自我失谐、强度分布等);

光度测量条件(对分光辐射谱仪是指球直径、涂层反射系数、4π或2π结构;对测角光度计是指光度距离);

测量的总光通量(lm)和每个SSL产品的输入电压(V)、电流(A)和功率(W); 流明强度分布(若适用);

颜色特征(色度坐标、白光产品的相关色温和/或显色指数);

光谱功率分布(若适用);

分光辐射谱仪的带宽(如果报告中涉及光谱分布和/或颜色特征);

使用的设备;

不确定性说明(如果有要求);

与标准操作程序的偏差(若有)。

3. IES LM-80-08

IES LM-80-08《LED光源光通维持率的测量》规定了基于无机LED的封装、阵列和模块的光

通维持率的测试。光通维持率是指所测试时间点上的光通量与光源最大光通量的比值,通常以百分比来表示。与传统光源不同,LED光源的光通维持率是逐步下降的,当下降到标准规定的数值时,便认为其寿命已终结。

进行光通维持率测试时,选取的样品和样品数量应具有足够的代表性。在测试时,每个LED光源都应该进行标识,以便于在测试、运输或评估时不会混淆。测试应该在干净的环境中进行。测试时光源不应过分抖动或振动,以免影响测试结果。

测试应该至少在三个管壳温度(TS)下进行:55℃、85℃和制造商自行选定的一个温度,测试过程中管壳温度的偏差不得超过2℃,探头周围空气温度的偏差不得超过5℃。对温度的控制采用符合ASTM E230标准的表1规定的热电偶测量系统。测试时的相对湿度应不超过65%。测试时样品应根据制造商规定的朝向进行放置,并尽量减小空气的流动。

在电压和电流方面,测量时应采用产品规定的电压和频率,交流电源的电压波动不得超过3%,直流电源的电压波动不得超过2%。电流的波动不得超过3%,在测量时不得超过0.5%。 在测量时,如何正确记录运行时间是非常关键的。因此,应在特定的位置安装计时器,并只在LED光源发光的时候进行计时,断电时不用计时。为了提高精确度,还可利用视频监测、电流检测等方法。总运行时间测量的偏差不应超过0.5%。在进行光度测量时,可采用分光辐射度计来进行总光谱辐射通量的测量,进而获得光度和色度值。LED光源在测量前应冷却至室温,环境温度应设为25℃±2℃。

LED光源至少应进行6,000小时的测量,至少每1,000小时采集一次数据。为获得更佳结果,应该进行10,000小时的测量。每个采样周期中应观察LED光源是否曾熄灭,并查找原因,确保不是由于测量设备的失效导致。

在标准最后一章中,描述了LED光源依据本标准进行测试后,产品测试报告所应当包含的内容,包括:

所测试LED光源的数量;

LED光源的详细描述;

辅助设备的详细描述;

运行周期;

环境温度,包括空气流动、温度和相对湿度;

管壳温度(测试点的温度);

测试时LED光源的电流;

初始光通量,光度测量电压时的正向电压;

每个LED光源的光通维持率数据,以及所有LED光源的光通维持率平均值、标准偏差、最小值和最大值;

对LED光源熄灭的观察,包括熄灭原因和时间;

对LED光源的监测;

光度测量的不确定性;

测量时的色度偏移。

电磁兼容要求

美国电磁兼容方面的主管机构为联邦通信委员会(FCC)。作为独立的政府机构,FCC主要

负责全美50个州、哥伦比亚特区和美国所属地区的国内与国际范围的无线电、广播、有线、卫星和光缆通信的管制。为有效实施《电信法》赋予的职责,FCC制定了无线电、电信、电子电气等设备有关电磁兼容、频率范围等方面的技术标准作为其执法依据,这些标准被编纂列入联邦法规的15卷和47卷(47 CFR),成为具有强制性要求的技术法规。另外,为确保消费者生命和财产安全,FCC还对其管制范围内的产品和设备实施了认可制度。

一般来说,照明设备在正常工作时会产生射频能量。当设备工作时产生的射频信号的频率大于9 kHz时,应使用FCC Part 18来进行测试;否则,使用FCC Part 15来进行测试。为了判定是适用FCC Part 18还是FCC Part 15,必须先检查从电源端输入至产品本身的工作频率。对于LED照明产品,如果产品使用开关电源作为电源供应,而电源的工作频率大于9 kHz,也就是LED照明产品的工作频率大于9 kHz(整流前),则必须满足FCC Part 18的要求;如果电源工作频率小于9 kHz或是使用直流供电,则适用FCC Part 15。对于其他特殊情况,可直接咨询FCC。

一、FCC许可方式

对于属于FCC Part 18的情况(工作频率大于9 kHz),可采用合格声明(DoC)或认证的许可方式;对于FCC Part 15的情况(工作频率小于9 kHz),一般采用验证方式。

1. 验证(Verification)

对于验证方式,无需FCC签发文件,制造商或进口商只需在FCC认可的实验室完成一份自我确认的报告,并在销售的产品上标明验证标记,用以证明该项商品与制造厂测试的样品完全一致即可。此外,产品在进行验证时,需要提供制造商名称以及客户名称和地址、设备操作和说明手册、要验证的产品型号等资料并提交产品样品。

2. 合格声明(DoC,Declaration of Conformity)

制造商或进口商将产品在FCC指定的(美国实验室认可协会A2LA或美国国家实验室认证系统NVLAP授权认可)合格检测机构对产品进行检测,做出检测报告,若产品符合FCC标准,则在产品上加贴相应FCC标志,在用户使用手册中声明有关符合FCC标准规定,并保留检测报告以备 FCC索要。具体程序如下:

申请者向FCC 认定的实验室提供样品、资料;

实验室对样品进行测试以确保产品符合标准的要求;

申请者根据测试结果声明产品符合标准要求;

申请者根据FCC 规定加贴标签;

在用户使用手册中声明有关符合FCC 标准规定,并保留检测报告以备FCC 索要。

3. 认证(Certification)

产品需通过FCC认可的实验室测试完毕,取得测试报告后,整理产品的技术资料,包括:产品细节照片、电路原理图、使用手册等,同测试报告一起送到FCC的电信认证机构(TCB)测试室。FCC 的TCB实验室确认所有资料无误,并颁发证书。产品的测试数据必须由FCC注册的实验室提供。

申请FCC ID,先申请一个FCC注册代码(FRN),用来填写其他的表格。如果申请人是第一次申请FCC ID,就需要申请一个永久性的Grantee Code;

准备测试数据;

TCB 提交测试数据和技术资料;

TCB 代表FCC 处理认证申请,审查后给FCC ID;

申请者在产品的标签上注明证书上识别号即FCC ID。

下面主要介绍工作频率大于9 kHz的LED照明产品(属于FCC Part 18)的情况。FCC Part 18(47 CFR 18)规定了工科医(ISM)设备的通用技术要求和工作条件、设备的许可和识别、设备的工作频率、辐射场强度限值和传导限值、测量的频率范围和测量方法,以及技术报告、符合性信息、提供给用户的信息等内容。LED照明产品在使用或销售前可通过合格声明或认证的方式获得FCC的许可

二、辐射与传导限值

FCC Part 18.305(47 CFR 18.305)和FCC Part 18.307(47 CFR 18.307)规定了照明设备的辐射和传导限值,如表3.14和3.15所示。

三、技术报告

申请认证的设备应向FCC递交FCC的731表,并附带测量设备的描述或引用已在FCC备案的相关信息以及技术报告。技术报告包含以下信息:

a) 测量设备的描述,或引用已在FCC备案的相关信息;

b) 提供给用户的安装和使用说明书的副本。申请时也可以递交此类说明书的草案副本,但正式文本必须尽快提供给用户,不迟于准予申请60日后;

c) 设备制造商和/或设备许可申请者的完整的名称和通信地址;

d) FCC识别码(Identifier)、商标和/或投入市场的设备型号;

e) 额定技术参数的说明,包括:

- 电路图或原理图;

- 正常工作频率;

- 产生的最大射频能量;

- 设备的功率要求;

- 任何其他相关的工作特性。

f) 测量报告,包括使用测量设备的清单,以及测量设备最后校准日期和实施测量日期的说明,并且指出获得测量报告时调查的频率范围。

四、 标签、说明书及相关信息要求

通过合格声明方式获得许可的设备应加贴以下标签(见右图3.1)。该标签不应是粘贴式的纸标签,而应永久性地施加于产品上,并且购买者在购买时易于识别。永久性施加是指通过焊接、铆接或永久性黏合剂,以蚀刻、雕刻、铭刻、丝网印刷、无法擦除地印制、或其他永久性的标记方式,在设备部件、金属和塑料铭牌、或其他固定在设备上的材料上加贴标签的方式。标签应能在设备的生命周期内保持清晰并且不易被剥离。

通过合格声明方式获得许可的设备还应包括以下符合性信息:

产品的识别,如产品名称和型号;

符合性声明,如“This device complies with Part 18 of the FCC Rules.”(本设备符合FCC Part 18的规定);

美国境内责任方的名称和地址。

符合性信息也可放在使用手册、单独的宣传册或包装上。符合性信息格式没有作规定。 此外,照明设备制造商还应向用户在使用说明书或包装(如果没有使用说明书)上提供以下信息:

设备或系统的潜在干扰;

系统的维护;

用户可以采取的纠正干扰的简单措施;

在产品包装或其他用户文件中提供建议声明:“This product may cause interference to radio equipment and should not be installed near maritime safety communications equipment or other critical navigation or communication equipment operating between 0.45-30 MHz.”(本产品会对无线电设备造成干扰,不能在海事安全通信设备或其他在0.45~30 MHz频率工作的重要航海或通信设备附近安装)。

五、工作频率小于9 kHz的设备

对于工作频率低于9 kHz的LED照明产品,应符合FCC Part 15的要求。FCC Part 15(47 CFR

15)规定了有意和无意发射体辐射骚扰和传导骚扰的测量方法、限值等技术要求,还明确了相关产品的认证流程、市场管理条例以及处罚办法。FCC Part 15中引用ANSI C 63.4:2003《低压电子电气设备在9 kHz~40 GHz的无线电噪声发射测量方法》作为设备的EMI测量标准,企业需要根据FCC Part 15规定的限值要求,应用ANSI C 63.4的测量方法,完成对产品的检测。LED照明产品属于B类无意发射体,一般通过验证的方式获得FCC的许可。此类设备的传导和辐射限值应符合FCC Part 15.107和FCC Part 15.109的规定。

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