浅谈北美LED节能灯检测要点

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浅谈北美LED节能灯检测要点

$ A$ N4 N0 V4 M& j全球能源短缺情况日益严重，绿色环保产品必将取代传统产品成为主流。LED节能灯是近年新研制出来的照明产品，其采用冷光源技术，具有发热小、耗能少、寿命长等特点，具有巨大的市场发展空间。LED节能灯这个新行业在中国正处于萌芽发展阶段， 大大小小的节能灯制造厂有如雨后春笋，不断涌现。 LED节能灯作为一种电器产品， 产品安全认证是其进入市场必不可少的一个环节。

) j. u4 ?" l) a一、LED北美标准的现状
3 n1 m8 ^: Y& S& L
    LED节能灯作为一种新型的产品，目前现行的北美产品安全标准没有专门针对这类产品的技术要求，LED产品的测试成为业界的一个课题。美国UL实验室针对目前这种行业状况，正在组织编写LED节能灯安全认证标准 UL8750，这个标准目前还是草稿，没被正式被采用为认证标准。因而，LED节能灯的认证测试问题 ，暂时没有得到彻底解决。
/ u5 w3 ?8 L' k% V: I! F      LED节能灯的基本原理是通过开关型电源 模块将交流电源转化直流电，以供电给发光二极管工作。根据LED节能灯的基本原理和结构特点，美国MET 实验室提出一种现阶段的过渡性检测方案：采用传统节能灯美国认证标准UL1993(对应加拿大标准CAN/CSA-C22.2 No. 0， CAN/CSA-C22.2 No. 74)， 和电源模块标准UL 1310 或UL 1012(对应加拿大标准CAN/CSA-C22.2 No.107)对LED节能灯进行测试认证。

( E. \1 s- y# v1 [8 L二、检测中的技术要点
     以下对依据UL1993 、UL 1310 和UL 1012标准，对 LED节能灯认证测试中的关键问题，做一些阐述。
2 k. Z  \& ^4 m: v
0 }) u; ?* N  w4 S" Z, S+ f# \1．材料
; O/ J; u- a3 @* ^    LED 节能灯可做成各种形状，以日光灯管型LED节能灯为例，其外形跟普通的日光灯管一样，由日光灯管状透明聚合物外壳将电源模块和发光二极管包在里面。透明聚合物外壳在产品中起到防火和 防触电的功能。根据标准要求，节能灯外壳材料须达到V-1等级以上， 因此透明聚合物外壳须采用V-1等级以上的材料。要注意的点是，产品外壳要达到所要求的V-1等级，其厚度必须要大于等于原材料的V-1等级所要求的厚度，防火等级及厚度要求可以在原材料的UL黄卡上查到。实际检测中发现，制造商为了保证LED灯的亮度，往往将透明聚合物外壳做得很薄，这就需要检测工程师注意保证材料达到防火等级所要求的厚度。由于不同原材料对相同的防火等级有不同的厚度要求，某些原材料在较小的厚度下就可以满足较高的防火等级要求，可建议制造商可以选择合适的原材料做产品外壳。
! O( t$ O" P. \/ s9 H2 j
) O: _% q: H& E$ T2．跌落试验
    按产品标准要求，产品要模拟实际使用过程中可能发生的跌落情形作跌落测试，产品要从0.91米高的高度跌到硬木板上，产品外壳不能破裂以至露出 内部的危险带电件。制造商选择材料做产品外壳时，必须要考虑这一强度要求
0 y, H% {8 q6 V! g
3．抗电强度
$ U8 Y; H9 {, f9 C+ e' l: A0 Z    透明外壳将电源模块包围在内部，透明外壳材料必须要达到抗电强度要求。按标准要求，基于北美电压120伏的条件，内部高压带电件与外壳间(覆上金属箔进行试验)，要能承受交流1240伏的抗电强度测试。一般情况下，产品外壳厚度达到 0.8毫米左右，就可以符合这抗电强度测试要求。

% `1 f& k/ @8 _+ ^4．电源模块
    电源模块是LED 节能灯的重要组成部分， 电源模块主要采用开关电源技术。按电源模块类型不同，可以考虑用不同的标准进行测试认证。 如果电源模块是class II 电源，这可以用UL1310 来测试认证。class II 电源是指采用隔离型变压器，输出电压低于直流60伏， 电流小于150/Vmax安培的电源。 而对非class II电源， 则采用UL1012来测试认证。这两个标准的技术要求十分类似，可相互参考。大多数LED灯的内部电源模块是采用非隔离式联电源，电源输出直流电压也大于60伏，因此不适用UL1310标准，而适用UL1012

5．绝缘要求
   由于LED 节能灯内部空间有限，在结构设计时，要注意危险带电件与可触及金属件间的绝缘要求。绝缘可以是空间距离和爬电距离，也可以是绝缘片。按标准要求，危险带电件与可触及金属件间空间距离要达到3.2毫米，爬电距离要达到 6.4 毫米。如果距离不够，可以加绝缘片作为附加绝缘，绝缘片厚度要 大于0.71毫米，如果厚度小于0.71毫米，产品则要能承5000V的高压测试。
% K0 G  _4 O' g; s5 U5 S& j! h
% ~5 E( h! L$ I6．温升测试
      温升测试是产品安全测试的一个必做项目，标准对不同元件有一定的温升限制的。在产品设计阶段，制造商要十分重视产品的散热问题，特别是对某些零部件(如绝缘片等)应特别注意。
1 X. A; o9 Q. R4 U. ~2 @3 a8 l部件如果长期在高温条件下工作，易损坏，从而造成着火或触电危险。灯具内部的电源模块处于封闭狭小的空间里，散热受到限制。因此，制造商进行元件选择时， 要注意选择合适元件的规格，保证元件在一定的裕度下工作， 从而避免元件长期在接近满载的条件下工作而产生过热。
# A8 _6 ]- n& Q
" \( r( R$ N' \5 r2 W9 j0 R7．结构
# t2 m# W" l5 A) k- |* z    LED节能灯的电源模块安装在外壳内部，空间有限，有的制造商为了节省空间，将插脚式的元件表面焊接在PCB上，这种做法是不可以接受的。这些表面焊接的插脚式元件很可能由于虚焊等原因脱落，造成危险。因此对这些元件要尽可能采取插孔焊接方式。如果不得已采取表面焊接方式，则要对这件元件采用加胶水固定等方式提供附加保障。
5 z$ C. I# H+ C3 L" X8 I% Q$ O
7 ]) X- o% ?! f9 C! l9 ?, w8．故障测试
$ O/ }/ j7 s+ ~+ t    产品故障测试是产品认证测试中至关重要的一个测试项目。这个测试项目是在线路上短路或开路一些元件，以模拟实际使用过程中可能发生的故障，从而评估产品在单一故障条件下的安全性。为了满足这一安全要求 ，在产品设计时，要考虑在产品输入端加合适的保险丝，以 防止输出短路或内部元件故障时发生过电流从而导致着火危险。

三、工厂检查
    北美产品认证要工厂检查，工厂检查包括首次工厂检查和后续跟踪检查。如果工厂是第一次申请北美产品认证， 则要进行首次工厂检查。 首次工厂检查主要针对工厂的品质保证体系， 要求工厂具有完善的品质保证体系以确保产品的品质得到有效的监管和保证。 如果工厂已按ISO 9000标准建立品质管理体系，并通过了ISO 9000认证，  基本上可以符合首次工厂检查的管理体系要求。 如果工厂未通过ISO 9000认证，则要在原料采购、来料检查、库存管理、产品设计、工程更改、生产线测试、仪器校准和投诉跟进等方面有清晰的程序文件，并有效执行。后续跟踪检查则是主要针对产品的结构检查和生产线产品测试等方面，以确保生产线生产的产品结构和认证样品一致，并通过相关的生产线测试。制造商在产品通过测试认证后，必须严格按认证样品的结构和元件清单进行产品生产， 任何可能涉及产品安全的更改必须通知认证机构进行评估。如有必要，可能要进行重测试和报告的修改。产品的测试报告里对产品的生产线测试是有明确要求，制造商必须按照要求进行相关测试，如高压测试、接地连续性测试等。                                 

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OUTDOOR USE OR INDOOR USE
% p0 W. N, _% Y- K) d9 t1.UL 1993还有扭力测试需要通过3N.m........
* ~) w! P9 V2 w% L: g) @2.需要注意降压方式，电容降压（需要注意爬电距离是否足够），电子火牛降压等

xu19830214

1：概述
   1.1范围
      PAS规定了家用或者相似一般照明自镇流LED（＜250V）的运行要求，测试条件、方法要求。范围
# n+ [. x, |/ x$ e- i6 v      ----额定功率＜60W
/ U1 T% m- Y  L4 l/ N5 e8 p      ----额定电压＜250V(直流/交流)
      ----灯头符合IEC62560
      本PAS 不包括有色的自镇流LED以及OLED.
* ~. A6 t# v7 v) M" _' G; E0 f  1.2
      本PAS要求LED在额定电压的92%-108%，以及环境温度在-10到40摄氏度时表现稳定并运行良好。
" H' v: \$ D! a: n& O: p9 @6 i6 Q  1.3  EMC要求请参阅相关区域要求。相关标准请见Bibliography
2.参考文献
3.定义
+ t4 W- I: k$ p/ r5 h4 p# l- w5 g   LED单元和LED范围的定义请参考目前正在筹备的IEC62504和IEC60050-845.这里就不在复述。
   3.1自镇流LED灯
; x+ ^- N; _8 r1 s8 G      在不进行永久性破坏下不能打开，由满足IEC60061-1的灯头，LED光源以及其他的一些用于启动，稳定运行的部件组成的单体。
& _0 F$ S7 Z5 h  z1 N( P3.2. LED
' Q8 l$ T5 F9 U5 m. H7 J3 `3.3额定值
  Q' L3 g4 {  `. j3.4测试电压
3.5光通维持率
: C* I( Z1 V+ K6 h  c3.6初始值
   3.7寿命
      在标准条件下，一个完整的LED灯提供大于50%或70%（随定，见注意3）的光通量的时间
2 a0 C  q$ ]: R( M! r: A      LED的寿命常常是用其光通量降为原来50%（70%的时间）和其失效率的组合来表示（见注意4和3.9）
- q( W& ?2 f0 A& O) b5 N( Z      注意3：最大流明维持率的数据将根据LED的不同而有所不同。本PAS中出现的50%（L50）只是举了个例子，事实上50%的流明维持率常被用于消费用途。对于特殊用途70%（L70）是可以被选择的。专业的选择百分数的信息应该由生产商提供。
     注意4
2 _4 o; A2 a; ~. m       通常以50%的灯死掉为其寿命终了，再结合选择的光通维持率就可以表示一个LED灯的寿命：L70,F50；L50,F50.专业用途的LED L70,F10 是常用的，其表示当达到70%的流明维持率的时候，10%的灯死掉。
( T* E3 }, A2 A8 z3 x% C3.8：灯的额定寿命
8 v* P: c3 w8 S+ [   3.9颜色编码
      白光LED的颜色特征由相关色温和显色指数决定
+ m4 a- `1 k  b) H# c9 A1 g   3.10颜色编码
. W4 p; V3 f" `# w3 ?* T   3.11． 稳定时间
   3.12 老练
$ ~# R! B0 U9 R, g8 Z7 f) r   3.13.LED光源测试
. _/ T9 H) {; Y1 _% `2 \7 Q   3.14.光源测试样品
6 c, a9 O$ w( y
' |0 [+ L2 a# V9 n5 p4.标记/打印
8 ^$ x6 Z! y% c  d- Y! Z4.1  PAS要求以下数据必须是可见的并要求其标在如4.2所示位置
8 e6 ?0 W+ {+ m9 ?4.2 标记位置（见表1）     
   
          (A)产品和包装    （B）产品数据表或说明书
" b2 U' D8 u9 }: g/ p# q( \A额定光通量（lm），如果是常用的泛光灯的话，只需要提供光强以及光束角‘    ×    ×
B光色编码
        注意1：以颜色编码为830/4A为例，意味着显示指数在77和86之间，名义上的相关色温为3000K,相关色温在一个4步MACADAMS椭圆以及在额定寿命的20%（最多不超过6000H）时，其最大的输出光通量降幅不大于10%。
        注意2：实际光强（结合特定光束角）并不是本PAS要求的，而额定光通量（来源于光束强度和角度）是需要另外测试的项目；通过计算可以查出生产厂商标注的在光束角中的额定流明是否属实。    ×    ×
C:额定寿命和相关流明维持率（LX ）    ×    ×
E.失效率（FX  ）.与额定寿命有关    -    ×
* |3 J8 [6 U  @3 T1 A% i( pF.流明维持种类（CatA TO E.见10.1）    -    ×
3 v& k- J! t7 j- G  H+ ^7 wG: 额定相关色温包括公差种类（Cat1到Cat8，见条款9）    -    ×
( }7 y: X/ A/ V8 CH：额定显示指数    -    ×
X=被要求的
- =不被要求的
( m( l5 n6 @1 q) m标记根据两个栏中的一个来要求，对非专业用途的目的，用栏A. 专业的目的，用栏B

  k! q: {; I# ^5 `5.尺寸
& h2 h, p  Q$ Y% M$ u0 r  o) e  应该和生产商或者负责的卖家所标注的一样。LED灯的底线是不能超出那些被代替的灯（见IEC 60630）

6.测试条件
测试光电参数，流明维持率，寿命的条件见ANNEX A.
8 F$ X% K( `# \5 v. [2 k4 \  O5 y 测试样品最低20只
9 ^. E+ Q) }1 o
$ a. Y, @( Z" X  E8 Q2 s6 c: ~7灯的功率
LED灯的无效损失功率不能超过其额定值的15%
% y7 {$ l: i* O8 d' h
  J9 l- x3 j% h5 Y6 @! [# r: n, I8.光通量
1 t1 M. P; X6 y5 ~ 实测的初始光通量不能低于额定光通量的90%

0 q2 h! S) O: G1 ^. N9.相关色温和显色性
9.1相关色温
参考IEC 60081,ANNEX D.额定的相关色温应该对应以下六个值
7 ~6 V% ^6 J6 H: @" H2700K,3000K,3500K,4000K,5000K,6500K,
为了方便参照，与相关色温相对应的情见表2

颜色表示    相关色温    X    Y
. i2 I6 s$ g4 X: Q$ GF6500    6400        
9 u6 e* G* ~$ |7 lF5000    5000        
F4000    4040        
5 t5 N8 d, W5 s7 O& E* z# D9 FF3500    3450        
4 a& U" n. X; b! o+ {( J( qF3000    2940        
F2700    2720        
8 z% O7 d- |+ y/ V! ?. |8 P# w初始相关色温为达到额定寿命25%（最多不超过6000H）所测值。被测得的实际相关色温（初始值，达到额定寿命25%最多不超过6000H）的公差应该以其所对应的8个种类（见表三）中的一个来表示。
测得的相关色温值（初始值，达到额定寿命25%最多不超过6000H）不应该超过供应商所标注的相关色温公差种类。
. X# R: s+ J/ |表三：通常相关色温值的公差（种类）
4 I1 k1 V, Q, q3 w4 r2 U+ }" U% Q9.2显色指数
+ B5 t" R  ^! k* T初始显色指数为达到额定寿命25%（最多不超过6000H）所测值。被测得的实际显色指数（初始值，达到额定寿命25%最多不超过6000H）都不应该少于额定的显色指数95%。
, q; M  G! H4 n. M

10灯的寿命
1 S; a+ h( y) g自镇流器LED灯的寿命（如3.7所定义）是由流明维持率和内置电子镇流器（老练测试以表明其寿命和可靠性）所联合的结果。元件也要测。
10.1流明维持率
6 h! F  h  s2 i: K; }0 ?$ k3 j3 N0 L  考虑到LED灯的寿命太长，按传统方法不适宜。所以本PAS用一个大概的方法来测量LED的寿命。
1 c# R9 a. U  d0 b& h) I每种LED的光通维持率会根据不同的种类、不同的供应商而不同。不可能用一个简单的数学公式来表示流明维持率。开始时光通输出的快速减少并不能自动标明其不能达到它的额定寿命。
1 s, k2 A8 H0 R) o0 H. r# z8 f; l本PAS采用流明维持种类（涵盖了到达额定寿命25%最多6000H 时候的光通量的减少）。依照寿命定义（L50  或L70）， 这里有5个（如果是L50 ）或3个（如果是L70 ）种类，每个都比初始时候的流明维持率少10%（见表4）
1 m4 R4 g% A9 I5 f表四：6000小时后的流明维持率种类
7 Z) u% ^% J/ l& V6 I在6000H 时候测得的光通量的减少量少于额定光通量百分比    种类
测得的光通量的减少量少于额定光通量的10%    Cat A
测得的光通量的减少量少于额定光通量的20%    Cat B
0 A- C' ~3 L! y! V测得的光通量的减少量少于额定光通量的30%    Cat C
$ p" a/ m1 X& u1 r0 @% j测得的光通量的减少量少于额定光通量的40%    Cat D
7 P+ R, z; s" Q+ a5 _6 t( {: ^测得的光通量的减少量少于额定光通量的50%    Cat E
; D0 {/ J; l7 u  a# `# o: n
) G  W2 Q* B0 b  ]) X' M  初始光通量测试后，将在达到额定寿命的25%但不超过6000H 的时候重复测一次。初始值通常作为100%。在额定寿命25%但不超过6000H 时候测得的光通量应该以初始流明的百分数表示。
推荐在达到额定寿命的25%时间内每间隔1000H 测一次光通维持率（以初始值的百分数表示）。这样可以从另外的角度查看测试值的有效性。
当以下关键点被满足时。我们认为此LED灯通过了测试
4 J! d6 g1 h- ^: O1 F7 o, pA:光通量值在额定寿命25%但不超过6000H时不能低于供应商所标明的最大额定寿命时候的最大光通维持率。
B：测得的流明维持率应该和供应商提供的流明维持率级别相一致。
10.2 内置整流器的老练测试
  ?; c$ L/ @& t0 w10.2．1
6 R! ]7 w) m7 c- }6 g4 RLED灯需要通过温度循环冲击测试盒开关测试
  T& I' M) V7 o% D. e, DA 温度循环冲击测试。
把LED灯放在零下10摄氏度一小时，然后立即放到50摄氏度一小时。如此循环5次。
* o' }+ m# p" aB：开关测试
30S开，30s关。重复其额定寿命一半（以小时计）这么多次。
& c+ e6 k! {: B+ n在A和.B测试后，LED灯能运行并且亮15分钟。
10.2.2然后把LED灯放在45摄氏度，测试电压下运行直到达到额定寿命的25%但不超过6000H。在最后，当冷却到室温后灯可以仍然亮15分钟。
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